Intrauterine Bälle („small uterine device“; IUDs) sind aus Glas, Plastik oder Metall und wer-den vaginal in den Uterus eingeführt. Bei Stuten werden IUDs im Turniersport zur Unterdrü-ckung der unerwünschten Verhaltensänderungen während der Rosse eingesetzt. Der Einsatz ist einfach, günstig und minimal invasiv. Der Effekt wird durch eine Verlängerung der primären lutealen Phase erzielt, wobei jedoch der exakte Ablauf des Wirkmechanismus bisher ungeklärt ist. Hypothesen wie eine Scheinträchtigkeit, ein Placeboeffekt bei den Besitzern und eine chronische Endometritis werden in der Literatur diskutiert. Für die Untersuchung wurden 30 Stuten in vier Gruppen (G) eingeteilt: G1: KB (künstlich besamt) und tragend (n=8); G2: KB, nicht-tragend (zyklisch; n=7); G3: IUD, verlängerte luteale Phase (n=7) IUD-P (IUD-Positiv); G4: IUD, reguläre luteale Phase (n=8) IUD-N (IUD-Negativ). Die Uterusbiospien wurden am Tag 15 post ovulationem entnommen. Das Ziel der Studie war, mittels immunhistologischer Untersuchungen die Expression des Enzyms Cyclooxygenase 2 (COX2), verschiedener uteriner Proteine (Uteroglobin, Uterofer-rin, Uterokalin), Hormonrezeptoren (Östrogen-, Progesteronrezeptor) und des Proliferations-markers Ki-67 Antigen in endometrialen Biopsien bei IUD-Stuten darzustellen sowie die erhobenen Befunde mit den Ergebnissen am equinen Endometrium künstlich besamter Stuten zu vergleichen. Weiter wurde in den Endometriumbioptaten das Auftreten von Entzündungszellen analysiert (neutrophile und eosinophile Granulozyten, Mastzellen, Lymphozyten, Plasmazellen und Makrophagen). Die statistische Auswertung erfolgte mittels SPSS (SPSS Software-GmbH München). Hinsichtlich der Altersverteilung sind die Stuten der Gruppe 1 (KB/tragend) jünger als Tiere der Gruppe 2 (KB/nicht-tragend). Ein entsprechendes Ergebnis kann für die Stuten der Grup-pe 3 (IUD-P) im Vergleich zu den Tieren der Gruppe 4 (IUD-N) erhoben werden. Darüber hinaus sind Angiopathien bei den Pferden der Gruppe 1 bzw. 3 geringer ausgeprägt als bei den Stuten der Gruppe 2 bzw. 4. Immunhistologisch sind die endometrialen Drüsenzellen der Tiere aus Gruppe 1 durch eine maximale Uterokalin-(UK)-Expression gekennzeichnet, wohingegen Uteroferrin (UF) ledig-lich schwach exprimiert wird. Eine COX2-Expression kann bei diesen Stuten nicht beobachtet werden. Im Vergleich zu den graviden Pferden (Gruppe 1) zeigen künstlich besamte, nicht-tragende Stuten (Gruppe 2) zwar eine ausgeprägte UF- und COX2-Expression, UK wird dagegen lediglich gering exprimiert. Die KB-tragenden (Gruppe 1) und nicht-tragenden (Gruppe 2) Tiere sind somit durch eine ihrem Reproduktionszyklus entsprechende Expression der genannten Marker gekennzeichnet. Die IUD-Stuten (Gruppe 3 und 4) dagegen zeigen eine variable COX2, UF- und UK-Expression. Keine statistisch signifikanten Unterschiede sind zwischen allen Gruppen in der UG- und der Ki-67 Antigen-Expression nachweisbar. Stuten mit einer verlängerten lutealen Phase (Gruppe 1 und 3) und hohen Progesteronwerten im Serum besitzen eine geringere ER- und PR-Expression als die Versuchstiere mit einer regulären lutealen Phase (Gruppe 2 und 4) und einer Östrogendominanz. Die Auszählung der Entzündungszellen zeigt keine statistisch signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Anzahl von neutrophilen und eosinophilen Granulozyten, Mastzellen, Plasmazellen sowie Lymphozyten zwischen den Gruppen. Im Stratum compactum ist die Zahl der Makrophagen in Gruppe 1 (tragend) signifikant höher als in Gruppe 2 (zyklisch), ebenfalls zeigt sich ein Anstieg dieser Zellen von der Gruppe 4 zu 3, allerdings ist diese Erhöhung nicht statistisch signifikant. Ein Placeboeffekt bei den Besitzern kann nahezu ausgeschlossen werden, da die Expression der Proteine (UF, UK) und COX2 in den IUD-Stuten, im Vergleich zu den KB-Stuten, signi-fikante Unterschiede aufweist. Da im eigenen Untersuchungsgut zwischen den tragenden Stuten (Gruppe 1) und den IUD-Stuten der Gruppe 3 (vlP)/“Scheinträchtigkeit“ ein signifikant unterschiedliches Expressionsverhalten hinsichtlich des Enzyms COX2 und des Proteins UF besteht, kann die Hypothese einer Scheinträchtigkeit ebenso als unwahrscheinlich eingestuft werden. Bei keiner der IUD-Stuten konnte eine chronische Endometritis nachgewiesen werden, somit ist auch diese Hypothese als Ursache des IUD-Effektes eher unwahrscheinlich. Die erhöhte Anzahl an Makrophagen in der Gruppe 3 könnte jedoch hinweisend auf einen lokalen Effekt der IUDs im Sinne einer Fremdkörperreaktion sein. Da hinsichtlich des Auftretens einer Endometritis zwischen resistenten und empfänglichen Tieren unterschieden wird, könnte somit die erhöhte Anzahl an Makrophagen in der Gruppe 3 möglicherweise als Hinweis auf „Endometritis empfängliche Stuten“ gewertet werden und dies eine Ursache für die variierende Wirksamkeit der Rosseunterdrückung mittels IUDs darstellen. Die eigenen Untersuchungen zeigen ferner, dass die IUD-Stuten mit verlängerter lutealer Phase (IUD-positive Wirkung, Gruppe 3) jünger sind im Vergleich zu den Tieren, die trotz IUD eine Luteolyse (IUD-negative Wirkung, Gruppe 4) aufweisen. Zudem weisen die IUD-P Tiere geringere An-giopathien auf. Möglicherweise sind zudem das Alter und die Perfusion des Uterus bedeutend für die Wirksamkeit der IUDs in Equiden. Abschließend kann somit der Wirkmechanismus der IUDs auch mittels der durchgeführten Untersuchungen nicht endgültig geklärt werden. Unter Berücksichtigung der erhobenen Be-funde sollten zukünftige Studien insbesondere Untersuchungen zu Entzündungsmediatoren, wie z.B. Zytokine, beinhalten.:INHALTSVERZEICHNIS I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS VI 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 2 2.1 Rosseunterdrückung bei Pferden 2 2.2 Sexualzyklus und Gravidität der Stute 3 2.2.1 Der Sexualzyklus der Stute 3 2.2.2 Die equine Gravidität 3 2.2.3 Endokrine Regulation des Sexualzyklus und der frühen Trächtigkeit 6 2.2.3.1 Luteolyse und maternale Trächtigkeitserkennung 7 2.2.4 Immunhistologische Untersuchungen des Endometriums im Zyklusverlauf und während der Gravidität 9 2.2.4.1 Östrogen- und Progesteronrezeptoren 9 2.2.4.2 Ki-67 Antigen 10 2.2.4.3 Cyclooxygenase 2 10 2.3 Sekretorische Aktivität des Uterus 11 2.3.1.1 Uterokalin 11 2.3.1.2 Uteroferrin 12 2.3.1.3 Uteroglobin 13 2.4 Pathologie des equinen Endometriums 14 2.4.1 Histopathologische Veränderungen 14 2.4.1.1 Endometrose 14 2.4.1.2 Endometritis 16 2.4.2 Zelluläre Infiltrationen 17 2.4.2.1 Neutrophile Granulozyten 17 2.4.2.2 Makrophagen 18 2.4.2.3 Lymphozyten und Plasmazellen 18 2.4.2.4 Mastzellen 19 2.4.2.5 Eosinophile Granulozyten 19 2.4.3 Endometriumbiopsie als diagnostisches Mittel 20 2.5 Rosseunterdrückung bei Pferden 22 2.5.1 Methoden zur Rosseunterdrückung 22 2.5.2 Intrauterine devices (IUDs) 23 2.5.2.1 Allgemeine Betrachtung 23 2.5.3 IUDs zur Rosseunterdrückung bei Pferden 24 2.6 Fazit aus der Literatur bezogen auf die initiale Fragestellung dieser Arbeit 30 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 31 3.1 Tiergut, Material und Probenherkunft 31 3.2 Nähere Charakterisierung des Tiergutes 31 3.3 Methoden 32 3.3.1 Probenentnahme und Probenaufbereitung 32 3.3.2 Anfertigung und Färbung der Schnitte 34 3.3.3 Lichtmikroskopische Auswertung und Kategorisierung 34 3.4 Histologische Spezialfärbungen 36 3.4.1 Unna-Pappenheim-Färbung (Methylgrün-Pyronin-Färbung) zur Identifizierung von Plasmazellen 36 3.4.2 Panoptische Färbung nach Pappenheim (kombinierte May-Grünwald-Giemsa-Färbung) zur Identifizierung von neutrophilen und eosinophilen Granulozyten sowie Mastzellen 36 3.5 Immunhistologische Methoden 37 3.5.1 Immunhistologische Kontrollen 37 3.5.2 Auswertung der immunhistologischen Untersuchung 37 3.6 Statistische Untersuchung 39 4 ERGEBNISSE 40 4.1 Anamnestische Untersuchungsbefunde 40 4.1.1 Zusammensetzung der Gruppen 40 4.1.2 Altersverteilung 41 4.2 Histopathologische Untersuchungsbefunde am Endometrium 41 4.2.1 Prävalenz der Endometritis im Untersuchungsgut 42 4.2.2 Prävalenz der Endometrose im Untersuchungsgut 43 4.2.3 Prävalenz der Angiosklerose im Untersuchungsgut 44 4.2.4 Kategorisierung 45 4.3 Immunhistologische Untersuchungen der Cyclooxygenase 2 46 4.3.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 47 4.4 Immunhistologische Untersuchungen zum Nachweis der endometrial synthetisierten Proteine 48 4.4.1 Uteroferrin (UF) 48 4.4.1.1 Uteroferrin-Expression im luminalen Epithel und den Zellen der Ausführungsgänge 49 4.4.1.2 Uteroferrin-Expression in den Drüsenzellen 49 4.4.1.3 Gesamtscore der Uteroferrin-Expression 50 4.4.1.4 Ergebnisse im Gruppenvergleich 51 4.4.1.5 Graduelle Abweichung des Ssc in der Endometrose 53 4.4.2 Uterokalin (UK) 53 4.4.2.1 Uterokalin-Expression im luminalen Epithel und den Zellen der Ausführungsgänge 53 4.4.2.2 Uterokalin-Expression in den Drüsenzellen 54 4.4.2.3 Gesamtscore der Uterokalin-Expression 55 4.4.2.4 Ergebnisse im Gruppenvergleich 55 4.4.2.5 Graduelle Abweichung des Ssc in der Endometrose 56 4.4.3 Uteroglobin (UG) 57 4.4.3.1 Uteroglobin-Expression in den basalen Drüsenzellen (bDr) 58 4.4.3.2 Ergebnisse im Gruppenvergleich 59 4.4.3.3 Graduelle Abweichung des Ssc in der Endometrose 60 4.4.4 Zusammenfassung Proteinexpression 61 4.5 Immunhistologische Ergebnisse zum Nachweis von Steroidhormonrezeptoren 62 4.5.1 Östrogenrezeptoren 62 4.5.1.1 Östrogenrezeptor-Expression im luminalen Epithel (LE) und den Ausführungsgängen (AS) 62 4.5.1.2 Östrogenrezeptor-Expression in den Drüsenzellen (DZ) 63 4.5.1.3 Östrogenrezeptor-Expression in den Stromazellen (SZ) 63 4.5.1.4 Ergebnisse im Gruppenvergleich 65 4.5.2 Progesteronrezeptoren 65 4.5.2.1 Progesteronrezeptor-Expression im luminalen Epithel (LE) und den Ausführungsgängen (AS) 66 4.5.2.2 Progesteronrezeptor-Expression in den Drüsenzellen (DZ) 66 4.5.2.3 Progesteronrezeptor-Expression in den Stromazellen (SZ) 66 4.5.2.4 Ergebnisse im Gruppenvergleich 67 4.6 Ki-67 Antigenexpression 67 4.7 Vergleichende histomorphologische und immunhistologische Untersuchung des Endometriums hinsichtlich des Auftretens von Entzündungszellen 68 4.7.1 T-Lymphozyten 68 4.7.1.2 Ergebnisse im Gruppenvergleich 69 4.7.2 B-Lymphozyten 70 4.7.2.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 71 4.7.3 Plasmazellen 72 4.7.3.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 73 4.7.4 Makrophagen 74 4.7.4.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 74 4.7.5 Neutrophile Granulozyten 76 4.7.5.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 77 4.7.6 Eosinophile Granulozyten 78 4.7.6.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 78 4.7.7 Mastzellen 79 4.7.7.1 Ergebnisse im Gruppenvergleich 80 4.7.8 Zusammenfassung der Ergebnisse hinsichtlich der Auszählung der Entzündungszellpopulationen 81 5 DISKUSSION 83 5.1 Ziel der Arbeit 83 5.2 Kritische Beurteilung des Untersuchungsmaterials und der Untersuchungsmethoden 83 5.3 Abschließende Betrachtung der Resultate 84 5.3.1 KB-Stuten 84 5.3.2 IUD-Stuten 86 6 ZUSAMMENFASSUNG 93 7 SUMMARY 95 8 LITERATURVERZEICHNIS 97 9 ANHANG 122 9.1 Charakterisierung des Tiergutes 122 9.2 Immunhistologie 123 9.2.1 Verfahrensschritte der immunhistologischen Untersuchungen 123 9.2.2 Besondere Verfahren 124 9.2.3 Antigennachweis mittels monoklonaler AK nach der Peroxidase-anti-Peroxidase-Methode (PAP) 124 9.2.4 Antigennachweis mittels polyklonaler AK nach der Peroxidase-anti-Peroxidase-Methode (PAP) 124 9.2.5 Standard zur Nachbehandlung 125 9.2.6 Verwendete Antikörper und Seren 126 9.2.7 Lösungen und Puffer 127 10 DANKSAGUNG 129

Die antimikrobielle Wirkung eines Pflanzenextraktes aus fermentiertem Rooibos (Aspalathus linearis) und eines Extraktes aus Hopfen (Humulus lupulus) auf Milchsäurebildner (Lactobacillus spp., Carnobacterium spp., Leuconostoc carnosum), Verderbniserreger (Bacillus spp., Brochothrix spp., Pseudomonas fluorescens) und pathogene Mikroorganismen (Listeria monocytogenes, Salmonella Enteritidis) wird unter In-vitro-Bedingungen über einen Lagerungszeitraum von 28 Tagen bei Temperaturen von 10 °C und 25 °C untersucht. In den sich anschließenden Challengeversuchen wird evaluiert, ob sich die antimikrobiellen Wirkungen beider Pflanzenextrakte gegen Listeria monocytogenes auf die Lebensmittelmatrix Rotschmierkäse übertragen lassen. Mögliche herstellungsbedingte und sensorische Probleme aufgrund der Anwendung der Pflanzenextrakte im Lebensmittel „Weichkäse“ werden erörtert. Die Ausgangskeimzahl beträgt je Keim 102–103 KbE/ml. Der Rooibosextrakt wird in einer Konzentration von 5 mg/ml zugesetzt und der Hopfenextrakt in einer Konzentration von 30 µg/ml. Unter In-vitro-Bedingungen ist eine statistisch abgesicherte bakteriostatische Wirkung des Rooibosextraktes auf Listeria monocytogenes bei einer Lagerungstemperatur von 10 °C in den ersten 14 Tagen nachweisbar. Die Reduzierung der Verderbniserreger in den ersten 24 Stunden nach Zugabe des Rooibosextraktes bei beiden Lagerungstemperaturen bzw. der Milchsäurebildner bei 25 °C ist statistisch nicht abzusichern und bei den weiteren Probenahmen nicht mehr darstellbar. Der Rooibosextrakt hat keine nachweisbare antibakterielle Wirkung auf Salmonella Enteritidis. Alle grampositiven Testkeime lassen sich durch die Zugabe des Hopfenextaktes statistisch signifikant in ihrem Wachstum beeinflussen. Eine antibakterielle Aktivität des Hopfens zeigt sich bei Listeria monocytogenes in einer verlängerten lag-Phase und anschließendem bakteriostatischen Effekt bei 10 °C. Der Hopfenextrakt hat keinerlei Wirkung auf die gramnegativen Teststämme Pseudomonas fluorescens und Salmonella Enteritidis. Der Extrakt aus Hopfen zeigt auch in der Lebensmittelmatrix Rotschmierekäse eine signifikante Wachstumshemmung auf Listeria monocytogenes. Der Extrakt aus fermentierten Rooibos zeigt keinen antilisteriellen Effekt. Beide Pflanzenextrakte beeinflussen leicht die sensorischen Eigenschaften der Käse, die Käsereifung nicht. Erstmals liegen antibakterielle In-vitro-Studien der getesteten Pflanzenextrakte gegen lebensmittelrelevante Mikroorganismen über 28 Tage vor. Eine Anwendung von Pflanzenextrakten als antimikrobieller Lebensmittelzusatz ist erst nach entsprechender Validierung im jeweiligen Einzelprodukt möglich.

Zusammenfassung Katharina Regina Winkler Hämatologisch-immunologische Verlaufsuntersuchungen bei Kühen mit Gebärparese Medizinische Tierklinik der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Eingereicht im September 2014 100 Seiten, 41 Abbildungen, 13 Tabellen, 282 Literaturangaben, 17 Seiten Anhang Schlüsselwörter: Gebärparese, Stoffwechsel, Glucocorticoide, Endotoxin, Blutbild Problemstellung: Der Mineralstoffwechsel unterliegt immunologischen Einflüssen. Vitamin-D3 ist essentiell für die Antigen- und Zytokinsynthesen in den Blutzellen. Die Osteoblastenreifung wird durch Zytokine beeinflusst. Das tangiert die Gebärparese (GP) und erschließt potentiell prophylaktische sowie therapeutische Ansätze. Zielstellung: Es wurde geprüft, ob a) es Mineralstoffunterschiede bei der GP-Diagnose und im Verlauf zu früheren Studien gibt, b) die Parameter Endotoxin (ET), anti-Lipid A-IgG-Titer (ALA-IgG-Titer) und Haptoglobin (Hp) sowie Leuko- und Erythrogramme gesicherte Beziehungen zur GP sowie zu Mineralstoffen und immunologischen Parametern haben, c) die Therapie bei GP durch Glucocorticoide verbessert werden kann und d) Jungkühe mehr Geburtsstress und Belastungen des Ca-Pi-K-Stoffwechsels haben. Versuchsanordnung: Untersucht wurden 111 HF-Kühe bzw. Jungkühe: 21 GP-Kühe mit Grundbehandlung, 22 GP-Kühe mit zusätzlicher Dexamethason-21-iso-ni-cotinat-Therapie (Dexa-IN), 40 gesunde Kontrollkühe (KG) und 28 gesunde Jungkühe. Laborkontrollen erfolgten bei den GP-Kühen vor der Therapie, bei den KG 1 - 3 Tage post partum (d p. p.) sowie 1 d und 14 d nach dem Therapiedatum. Analysiert wurden neben Stoffwechselparametern Endotoxin (LAL-Test), ALA-IgG-Titer, Haptoglobin sowie das Leuko- und Erythrogramm. Ergebnisse: Die Erstbehandlung war bei 47 % ohne und 67 % mit Dexa-IN-Therapie erfolgreich; die Heilungsrate betrug 74 bzw. 82 %, d. h., die Dexa-IN-Therapie verbesserte das Behandlungsergebnis bei GP ohne Nebenwirkungen. 69,8 % der GP-Kühe hatten eine kombinierte Hypokalz- und Hypophosphatämie. 24 Stunden nach Beginn der Therapie waren beide Mineralstoffe in den GP-Gruppen wieder physiologisch. 11,6 % der GP-Kühe und 10,7 % der Jungkühe hatten eine Hypophosphatämie. Das ist offensichtlich eine Folge des Kalbestresses in diesen Gruppen. Die Mg-, Na- und Cl-Konzentrationen waren in allen Gruppen physiologisch. Mg korrelierte negativ mit Ca und Pi (p<0,01). Die K-Konzentrationen waren in den GP-Gruppen einen d p. p. signifikant niedriger als in den KG. Sie korrelierten mit Ca- und Pi in den GP-Gruppen mit 0,42 bis 0,48 (p<0,01). Auf stärkere Stresseinflüsse auf K wiesen Korrelationen zu Glucose, Bilirubin, eosinophile und basophile Granulozyten sowie Lymphozyten hin. Die Fe-Konzentrationen der GP- und KG-Kühe waren physiologisch. Fe korrelierte mit ALA-IgG-Titer gesichert negativ. Die ET-Konzentrationen ließen nur schwache Beziehungen zur GP erkennen, wie rET:Ca=-0,17 (p<0,05). ET korrelierte mit den ALA-IgG-Titern gesichert positiv (Dexa-IN-Gruppe). Die ALA-IgG-Titer differierten bei den Kühen nicht gesichert, sie korrelierten nicht mit Ca, aber mit Pi und mit der Mehrzahl der klinisch-chemischen und hämatologischen Parameter. Das zeigt die Entzündungseinflüsse auf den Pi-Stoffwechsel mit der Förderung von Hypophosphatämien. Die Hp-Konzentrationen streuten stark und waren in allen Gruppen am Diagnose- und noch mehr am Folgetag erhöht (p>0,05). Bei Jungkühen wies der höhere Anstieg auf stärkeren Kalbestress hin. Die Leukozytenzahl war am GP-Diagnosetag erhöht (Leukozytose; p>0,05) und sank zum Folgetag in den Normbereich ab. In der Dexa-IN-Gruppe war der Abfall am stärksten (p<0,05). Die Leukozytenzahl korrelierte gesichert negativ mit den ALA-IgG-Titer sowie in den GP-Gruppen mit den Pi- sowie Ca-Konzentrationen, ebenso die neutrophilen Granulozyten. Eosinophile, basophile Granulozyten sowie Lymphozyten sanken p. p. ab (p<0,05) und korrelierten gesichert mit Ca und Pi. Die GP-Kühe hatten am Diagnosetag eine Monozytose (p<0,05). Die Monozyten korrelierten mit den ALA-IgG-Titern, mit dem Pi und dem Ca gesichert negativ. Sie hatten die engsten Beziehungen zum Entzündungsgeschehen sowie den Pi- und Ca-Konzentrationen. Die CK-Aktivitäten waren am Diagnose- und am Folgetag gegenüber der KG signifikant erhöht. Mit Ca korrelierte die CK in allen Kuh-Gruppen gesichert negativ, mit Pi nur in der GP-Gruppe ohne Dexa-IN. Die CK stand in enger gesicherter Beziehung zu Entzündungsindikatoren. Hämoglobin war in den GP-Gruppen am Diagnosetag signifikant, der Hämatokrit und die Erythrozytenzahlen tendenziell gesteigert. Schlussfolgerungen: Die Studie zeigt bei GP-Kühen vielfältige Beziehungen des Ca-Pi-K-Stoffwechsels zu Entzündungsindikatoren und legt ursächliche Einflüsse nahe, besonders zu ALA-IgG-Titern und Monozyten. Sie können Ursachen für Hypophosphat- und Hypokalämie sein. Zusätzliche Dexa-IN-Therapie verbessert das Behandlungsergebnis.

Problem: Die Hyperlipidämie der Ponys ist eine schwerwiegende Erkrankung, die nicht selten letal endet. Eckpunkt der Pathogenese ist die Insulinresistenz in Verbindung mit proinflammatorischen Zytokinen sowie Antioxidantien. Wenn einerseits die grundlegenden pathophysiologischen Abläufe bekannt sind, gelingt nicht immer eine erfolgreiche Therapie. Es ist auch nicht bekannt, inwieweit der Übergang von der Trächtigkeit zur Laktation ätiologische Risiken birgt. Zielstellung: Ziel dieser Studie war es zu prüfen, inwieweit bei Shetlandponystuten der Übergang von der Hochträchtigkeit über das Abfohlen zur Säugeperiode Risiken für die Hyperlipidämie birgt. Neben den Parametern des Energie-Fett-Leberstoffwechsels wurde auch analysiert, ob bei Endotoxinen und Antioxidantien (TEAC) belastende Veränderungen in diesem Zeitraum auftreten, die eine gesteigerte Fettmobilisation begünstigen. Versuchsanordnung: Es wurden 15 gesunde, gut genährte Shetlandpony-Stuten ohne Fohlen bei Fuß ca. vier bis acht Wochen nach der erfolgreichen Bedeckung, maximal 24 Stunden (h) ante partum (a. p.), maximal vier Stunden, 12-16 Stunden und drei Wochen post partum (p. p.) klinisch untersucht und Blutproben (Vena jugularis externa) entnommen. Im Blutserum wurden die Parameter Triacylglycerole (TG), Freie Fettsäuren (FFS), Cholesterol, β-Hydroxy-Butyrat (BHB), Glucose, Gesamtbilirubin, Aspartat-Amino-Transferase (ASAT), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), γ-Glutaminsäure-Transaminase (GGT), Alkalische Phosphatase (AP), Totalprotein (TP), Albumin, Harnstoff, Creatinin, Creatinkinase (CK), Endotoxin sowie der antioxidative Summenparameter TEAC untersucht. Ergebnisse: Trächtigkeit, Abfohlen sowie Säugeperiode verliefen bei den Stuten physiologisch. Unter den Blutbefunden waren die Hauptveränderungen bei den TG und FFS sowie bei den Endotoxinen und bei der CK 24 h a. p. zu beobachten. Die TG waren mit \"x\" ̅ = 0,18 mmol/l (0,15-0,38 mmol/l I. bis III. Quartil) 4–8 Wochen (Wo) post conceptionem (p. c.) bereits erhöht und stiegen bis 24 h a. p. auf \"x\" ̅ = 0,27 mmol/l (0,16–0,44 mmol/l) (p ≤ 0,05); ab 4 h p. p. bis 3 Wo p. p. bewegten sie sich zwischen \"x\" ̅ = 0,14 und \"x\" ̅ = 0,19 mmol/l auf gleichem Niveau. Die TG korrelierten am engsten und häufigsten mit Cholesterol (0,66), Albumin (0,58), Creatinin (0,81) und Harnstoff (-0,61), was vor allem aus deren Zusammensetzung resultiert. Die TG-Konzentrationssteigerung direkt vor dem Abfohlen ist durch den Cortisolanstieg zum Partus erklärbar. Die Mediane der FFS-Konzentrationen lagen 4-8 Wo p. c. sowie 4 h p. p. bei \"x\" ̅ = 128 µmol/l (95-197 µmol/l), sanken 24 h a. p. auf \"x\" ̅ = 75 µmol/l (64–198 µmol/l) und pegelten sich von 12–16 h bis 3 Wo p. p. bei \"x\" ̅ = 80 µmol/l (70–100 µmol/l) ein. Die FFS-Korrelationen mit Bilirubin (0,35) und Creatinin (0,35) basieren auf den pathophysiologischen Beziehungen, ohne dass damit ätiologische Bezüge ausgewiesen werden. Die Glucose-Konzentrationen waren immer im Referenzbereich. Die höchsten Konzentrationen bestanden partusbedingt 4 h (5,24 ± 1,39 mmol/l) bis 12-16 h p. p. (4,92 ± 1,67 mmol/l). Die Beziehungen der Glucose zum Energiestoffwechsel werden durch gesicherte Korrelationen zu BHB (-0,41) und der AP (-0,29) sichtbar. Beziehungen zu den FFS oder Endotoxinen sind statisitisch nicht gesichert. Die CK-Aktivitäten schwankten im Kontrollzeitraum zwischen \"x\" ̅ = 330 bis 420 U/l (300-500 U/l); 24 h a. p. lagen sie mit \"x\" ̅ = 277 U/l (197–334 U/l) als potentielle Folge der partusbedingten Cortisolsteigerung signifikant niedriger. Das Abfohlen an sich führt zu moderater CK-Aktivitätssteigerung. Die Harnstoff-Konzentrationen zeigten einen signifikanten Anstieg von 4-8 Wo p. c. mit \"x\" ̅ = 5,75 ± 1,01 mmol/l bis auf \"x\" ̅ = 6,42 ± 1,10 mmol/l 3 Wo p. p. Gesicherte Korrelationen des Harnstoffs zum BHB machen die Stoffwechselsteigerung p. p. für den Konzentrationsanstieg wahrscheinlich. Die Bilirubin-Konzentration nimmt von 12 auf 8 µmol/l im Kontrollverlauf ab, ebenso die AP-Aktivitäten von 780 auf 580 U/l und ASAT-Aktivitäten von 395 auf ca. 300 U/l. Die GGT- sowie GLDH-Aktivitäten sind zu Beginn der Untersuchungen mit 17 bzw. 6 U/l niedrig und steigen bei der letzten Kontrolle 3 Wo p. p. um ca. 50% signifikant, aber immer noch im physiologischen Bereich, an. Eine stärkere Leberbelastung lässt sich aus diesen Parametern nicht ableiten. Die Endotoxin-Konzentrationen sind p. p. am niedrigsten und an der Nachweisgrenze. Die signifikante Konzentrationssteigerung 24 h a. p. lässt an Beziehungen zu den gesteigerten TG und den erniedrigten FFS sowie der CK als Folge der ansteigenden Cortisol-Konzentration vor dem Partus denken. Gesicherte Korrelationen bestehen vor allem zu den Antioxidantien (TEAC), d. h., dass die Endotoxine den antioxidativen Status belasten. Die Cholesterol-, TP-, Albumin-, Creatinin- sowie TEAC-Konzentrationen blieben im gesamten Untersuchungszeitraum praktisch physiologisch konstant. Schlussfolgerungen: Gesunde, gut genährte Shetlandponystuten zeigen während der Trächtigkeit, dem Abfohlen und in der Säugeperiode einen stabilen Stoffwechsel. Eine stärkere Belastung wird 24 h vor dem Partus anhand der TG und Endotoxine erkennbar, die offensichtlich Folge der steigenden partusinduzierenden Cortisol-Konzentration sind.:Abkürzungen 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 3 2.1 Das Shetlandpony 3 2.1.1 Rassebeschreibung 3 2.1.2 Lipidstoffwechsel 4 2.1.3 Leberverfettungen 5 2.1.3.1 Hyperlipidämie der Shetlandponys 5 2.1.3.2 Mit der Hyperlipidämie vergesellschaftete Erkrankungen 8 2.1.3.3 Equines Metabolisches Syndrom/ Equines Cushing Syndrom 8 2.2 Geburtsauslösende Hormone 10 2.3 Stoffwechselparameter 11 2.3.1 Lipidstoffwechsel 11 2.3.1.1 Triacylglycerole (TG) 11 2.3.1.2 Cholesterol 12 2.3.1.3 Freie Fettsäuren (FFS) 12 2.3.1.4 β-Hydroxy-Butyrat (BHB) 13 2.3.2 Leberstoffwechsel 13 2.3.2.1 Gesamtbilirubin 13 2.3.2.2 Aspartat-Amino-Transferase (ASAT) 14 2.3.2.3 Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) 15 2.3.2.4 γ-Glutaminsäure-Transaminase (GGT) 15 2.3.2.5 Glucose 16 2.3.2.6 Alkalische Phosphatase (AP) 17 2.3.3 Protein- und Muskelstoffwechsel 17 2.3.3.1 Totalprotein (TP) 17 2.3.3.2 Albumin 18 2.3.3.3 Harnstoff 18 2.3.3.4 Creatinin 19 2.3.3.5 Creatinkinase (CK) 19 2.4 Leukozyten 20 2.5 Endotoxine 21 2.5.1 Definition der Endotoxine 21 2.5.2 Endotoxinwirkungen 22 2.5.3 Endotoxinämie 23 2.5.4 Endotoxinschock 23 2.5.5 Neutralisation und Inaktivierung der Endotoxine 24 2.5.6 Endotoxin-bedingte Erkrankungen beim Pferd 25 2.5.6.1 Hufrehe 26 2.5.6.2 Kolik 28 2.5.6.3 Typhlocolitis 29 2.5.6.4 Fohlen-Sepsis 30 2.5.6.5 COPD 31 2.5.6.6 Kreislauf und DIC 31 2.5.7 Endotoxinbestimmung 31 2.6 Antioxidativer Status 32 2.6.1 Freie Radikale – oxidativer Stress 32 2.6.2 Antioxidantien 35 2.6.3 Antioxidative Kapazität 38 2.6.4 Bestimmung des antioxidativen Status mittels TEAC 40 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 41 3.1 Tiere 41 3.2 Probenentnahme und Aufbereitung 42 3.3 Untersuchung der Blutproben 43 3.3.1 Stoffwechselparameter 43 3.3.2 Leukozyten 43 3.3.3 Endotoxine 45 3.3.4 TEAC 46 3.4 Statistische Auswertung 49 4 ERGEBNISSE 51 4.1 Lipidstoffwechsel 51 4.1.1 Triacylglycerole (TG) 51 4.1.2 Cholesterol 53 4.1.3 Freie Fettsäuren (FFS) 54 4.1.4 β-Hydroxy-Butyrat (BHB) 55   4.2 Leberstoffwechsel 57 4.2.1 Gesamtbilirubin 57 4.2.2 Aspartat-Amino-Transferase (ASAT) 58 4.2.3 Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) 60 4.2.4 γ-Glutaminsäure-Transaminase (GGT) 61 4.2.5 Glucose 62 4.2.6 Alkalische Phosphatase (AP) 64 4.3 Protein- und Muskelstoffwechsel 65 4.3.1 Totalprotein (TP) 65 4.3.2 Albumin 67 4.3.3 Harnstoff 68 4.3.4 Creatinin 70 4.3.5 Creatinkinase (CK) 71 4.4 Leukozyten 73 4.5 Endotoxine 74 4.6 TEAC 75 5 DISKUSSION 76 5.1 Lipidstoffwechsel 77 5.1.1 Triacylglycerole (TG) 78 5.1.2 Cholesterol 80 5.1.3 Freie Fettsäuren (FFS) 81 5.1.4 β-Hydroxy-Butyrat (BHB) 83 5.2 Leberstoffwechsel 84 5.2.1 Gesamtbilirubin 85 5.2.2 Aspartat-Amino-Transferase (ASAT) 86 5.2.3 Glutamat-Dehydrogenase (GLDH) 87 5.2.4 γ-Glutaminsäure-Transaminase (GGT) 87 5.2.5 Glucose 88 5.2.6 Alkalische Phosphatase (AP) 89 5.3 Protein- und Muskelstoffwechsel 90 5.3.1 Totalprotein (TP) 91 5.3.2 Albumin 91 5.3.3 Harnstoff 92 5.3.4 Creatinin 93 5.3.5 Creatinkinase (CK) 93   5.4 Leukozyten 94 5.5 Endotoxine 95 5.6 TEAC 96 6 ZUSAMMENFASSUNG 98 7 SUMMARY 100 8 LITERATURVERZEICHNIS 102 9 ANHANG 124 9.1 Abbildungsverzeichnis 124 9.2 Tabellenverzeichnis 126 DANKSAGUNG 127

Einleitung: L-Carnitin spielt eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel. Da dieser in der Frühlaktation bei Hochleistungskühen besonders beansprucht und z.T. überlastet wird, ergibt sich die Frage, ob durch L-Carnitinsupplementation ein stabilerer Stoffwechsel und damit bessere Leistungen erreicht werden können. Zielstellung: Es wurde geprüft, ob bei Hochleistungskühen mit einer mittleren Milchleistung von 12000 kg/Jahr die orale Supplementation von L Carnitin im peripartalem Zeitraum bei zwei verschiedenen Applikationszeiträumen Stoffwechsel-, Leistungs- und Gesundheitsverbesserung erbringt. Versuchsanordnung: Aus einer Gesamtherde von 322 Kühen wurden 81 Tiere randomisiert auf vier Gruppen aufgeteilt. Zwei dieser Gruppen erhielten L-Carnitin (Supplementationsgruppen) und die anderen zwei Gruppen stellten die Kontrollgruppen (KG 1 n = 14/ KG 2 n = 11) dar. Von den supplementierten Gruppen erhielt Car. 1 (n = 26) von 3 Wochen (Wo.) ante partum (a.p.) bis zur Kalbung über das Futter täglich 5g L Carnitin (Carnipas®). Post partum bekamen die Tiere 1g L Carnitin von der Kalbung bis vier Wo. p.p. Parallel wurden einer zweiten supplementierten Gruppe, Car. 2 (n = 30), täglich 5g L Carnitin 3 Wochen a.p. bis zur Kalbung verabreicht. Klinische und Blutkontrollen erfolgten 28 Tage (d) a.p., drei d p.p, 28 d p.p. sowie 56 d p.p. Es wurden das Gesamtcarnitin (GC, n = 5), das freie Carnitin (FC, n = 5), Carnitinester (CE, n = 5), FFS, BHB, Bilirubin, Glucose, Cholesterol, Harnstoff, TTP, Albumin, CK, AST, Pi, Ca, Fe bei allen Tieren analysiert. Zusätzlich erfolgte die Erfassung der Laktationsleistung, der Milchinhaltsstoffe, der Rastzeit (RZ), der Zwischentragezeit (ZTZ) und der Morbidität. Ergebnisse: Das GC, FC und die CE besitzen in den supplementierten Gruppen Car 1 drei d p.p. höhere Konzentrationen als die Kontrollgruppen, die bei Car. 2 (p < 0,05) im GC und FC auch im weiteren Verlauf beobachtet wurden. Ein deutlicher Konzentrationsabfall aller L-Carnitinfraktionen vier Wo. p.p. wurde in den supplementierten Gruppen beobachtet. In den Kontrollgruppen stiegen sie zur gleichen Zeit nicht einheitlich an. Acht Wochen p.p. sanken die L-Carnitinkonzentrationen im Blut sowohl in den Kontrollgruppen, als auch in der supplementierten Gruppen weiter ab. In allen Gruppen stiegen drei d p.p. die FFS-Konzentrationen an (p < 0,05), das BHB auch in den supplementierten Gruppen, die Glucose- und Cholesterolkonzentration fielen ab (p < 0,05). Vier und 8 Wo. p.p. ließen sich ein Abfallen der FFS- (p < 0,05) und der BHB-Konzentrationen (p < 0,05) erkennen. Die Cholesterol- (p < 0,05) und verzögert auch die Glucosekonzentration stiegen an. Drei d p.p. stiegen die Bilirubinkonzentration (p < 0,05) und die AST-Aktivität (p < 0,05) an, dem ein ebensolcher Abfall (p < 0,05) folgte. Präpartal trat in der supplementierten Gruppen Car. 2 eine höhere Bilirubinkonzentration als in der Kontrollgruppe (p < 0,05) auf, was bei den AST-Aktivitäten zwischen den supplementierten Gruppen postpartal (p < 0,05) der Fall war. Drei d p.p waren niedrigere Konzentrationen des Proteins (p < 0,05), des Albumins (p < 0,05) in Car. 2 und in der Kontrollgruppe sowie des Harnstoffs (p < 0,05) in den Kontrollgruppen zu beobachten. Die CK-Aktivität nahm drei d p.p. zu (p < 0,05), um vier Wo. p.p. wieder abzufallen (p < 0,05). Gleichzeitig war einen Anstieg des Proteins (p < 0,05) und des Albumins in den Kontrollgruppen (p < 0,05), verzögert auch in den supplementierten Gruppen (p < 0,05), messbar. In allen Gruppen waren drei d p.p. niedrigere Ca- (p < 0,05), Fe- (p < 0,05) und Pi- Konzentrationen (p < 0,05) auffällig, die später wieder anstiegen. Im Verlauf war die Ca-Konzentration bei Car. 2 gegenüber der Kontrollgruppe höher (p < 0,05). Die Leistungsparameter differierten weder bei den Milchleistungs-, noch bei den Fruchtbarkeitskennzahlen gesichert. Bezüglich der Morbidität war auffällig, dass das GC und FC bei gesunden Kühen a.p. gegenüber den im Laktationsverlauf erkrankten gesichert höher war (p < 0,05). Schlussfolgerungen: Orale L Carnitinapplikation bei Kühen mit hohem Milchleistungsniveau erbrachte keine Stoffwechsel-, Leistungs- und Morbiditätsunterschiede gegenüber den Kontrollgruppen. Die Ergebnisse entsprechen aber der Hypothese einer gesteigerten ß-Oxidation durch die Carnitinsupplementation mit erhöhten BHB-Konzentrationen als Folge. Post partum gesunde Kühe hatten a.p. signifikant höhere L-Carnitinkonzentrationen als kranke.

In dieser Arbeit wurde das Signalement, die Jahreszeit bei Klinikeinweisung, die Diagnose, die Operationstechnik, die Operationskomplikationen und der Therapieerfolg von laparotomierten Fohlen im Alter bis zu einem Jahr ausgewertet. Grundlage war das Patientengut der Chirurgischen Tierklinik der Universität Leipzig in den Jahren 2001 bis 2011. Neben intestinalen Erkrankungen wurden auch extraintestinale Erkrankungen involviert.

Summary Juliane Schneevoigt „Investigation of time- and pressure-dependent expression of different components of the extracellular matrix by chondrocytes in vitro” Institute of Anatomy, Histology and Embryology of the University of Leipzig Submitted in June 2015 98 pages, 34 figures, 41 tables, 153 references keywords: cartilage, chondrocytes, hydrostatic pressure, bioreactor, qPCR Introduction Hyaline cartilage maintains the basic function of transmitting articular pressure load within synovial joints and therefore provides the basis for the movements of an organism. Being a small coverage of the joint surface, it shows a composition designed to match this function specifically. A high amount of proteoglycans and its associated water determines the elastic formability of the hyaline cartilage which allows the absorbance of pressure and shear forces. These proteoglycans, mainly based on aggrecan as core-protein, are embedded into a meshwork of collagen fibres, primarily formed of collagen type II. This composition is not to be understood as a static construct; moreover it is exposed to biophysical forces that permanently require a dynamic adaptation. This adaptation of the extracellular matrix formed by proteoglycans and collagen type II is organised by a small number of embedded chondrocytes, the cells of the hyaline cartilage. As chondrocytes are post-mitotic cells and due to the lack of vascularisation within hyaline cartilage, there is hardly any chance for regeneration of defects in order to maintain the integrity of the tissue. The resulting replacement is formed as fibrocartilage, which has not the capability to withstand the biodynamical forces within the joint. As these defects in hyaline cartilage represent a gross of the diseases of the musculoskeletal system, there is a high medical interest in the development of innovative cell-based therapies, as autologous chondrocyte transplantation (ACT) is one. With this type of therapy in vitro cultivated chondrocytes are seeded into a cartilage defect with the aim of producing hyaline cartilage. Aims of the study In the last decades the need for a detailed understanding of the biodynamics of cartilage became obvious for further development of therapies. The aim of this study was therefore to establish a cell culture system to provide an insight into the biodynamics of chondrocytes. Aside from the examination of the differentiation of in vitro cultivated chondrocytes and their synthesis of extracellular matrix as a function of the cultivation time, another aim of this study was to determine whether the application of hydrostatic pressure might have beneficial influence on the expression of extracellular matrix components by chondrocytes in vitro, in accordance with the hyaline cartilage. Material and methods Human articular chondrocytes were cultivated in vitro without the application of hydrostatic pressure in the first place. The cells were observed phase contrast microscopically and the distribution of collagen type I and II was detected immuncytochemically. In further experiments optical confluent chondrocytes were transferred to a bioreactor system applying a hydrostatic pressure of 5 or 10 bar with variable time periods of the pressure applied. Subsequently, the expression of collagen type I, collagen type II and aggrecan was investigated and quantified using qPCR and Western Blot. Chondrocytes cultivated exclusively without the application of hydrostatic pressure served as controls. In this pilot-study the samples were analysed using arithmetic mean and standard deviation to evaluate the power statistically. In addition, similar test conditions with marginal differences were pooled and the necessary sample size to meet a power of 80 % with an alpha error of 0.05 was calculated using the maximum potential standard deviation. In cases where this statistic power was obtained, an analysis of significance (\"One Way Analysis of Variance”) was carried out meeting a significance level under 0.05. Results During the cultivation of chondrocytes in vitro without hydrostatic pressure the length of the cultivation time did neither show an effect on the phase contrast microscopical morphology nor on the immuncytochemically detected distribution of collagen typ I and II. The application of increased hydrostatic pressure for 24 hours results in a 0.2-0.8-fold decrease of the expression of collagen type I and II and a 1.7-2.2-fold increase of aggrecan expression compared to the unloaded controls. This effect was more distinct with 5 bar but was accompanied by instabilities in the cell culture. This is why further investigations concentrated on the use of 10 bar pressure with subsequently shortened time period of the applied pressure. With short times of loading (1.5 and 3 hours) a pressure load of 10 bar led to a 0.8 fold decrease of the expression of collagen type I and II and showed a 1.6-2.4 fold increase of aggrecan expression. These qPCR results were supported by the protein expression of collagen type I, II and aggrecan detected in Western Blot. Conclusions A cell culture system was established to examine the effect of hydrostatic pressure on the expression of chondrocytes on the one hand, which can further be modified for the assembly of cell transplants on the other hand. Subsequently the results of this study led to a definition of cell culture conditions, stimulating the extracellular matrix production of chondrocytes towards the composition of hyaline cartilage. This was the case using a seeding density of 104 cells/cm2 and a pre-cultivation time of 6 days of normal pressure, followed by the application of 10 bar hydrostatic pressure for 1.5-3 h. With the help of this pilot-study a cell culture system was established to gain more information on biodynamics of hyaline cartilage. Moreover it is possible that this information will provide a basis for further development of cell based therapies of cartilage defects, such as ACT. / Zusammenfassung Juliane Schneevoigt „Untersuchung der zeit- und druckabhängigen Expression verschiedener Komponenten der extrazellulären Matrix durch Chondrozyten in vitro“ Veterinär-Anatomisches Institut der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Eingereicht im Juni 2015 98 Seiten, 34 Abbildungen, 41 Tabellen, 153 Literaturangaben Schlüsselwörter: Knorpel, Chondrozyten, hydrostatischer Druck, Bioreaktor, qPCR Einleitung Der hyaline Knorpel gewährleistet die grundlegende Funktion der Druckübertragung innerhalb der synovialen Gelenke und stellt somit die Grundlage für die Bewegung des Organismus dar. Als schmaler Überzug der Gelenkflächen ist er in seinem Aufbau an diese Funktion spezifisch angepasst. Dabei bedingt der hohe Gehalt an Proteoglykanen und das an diese assoziierte Wasser die elastische Verformbarkeit des hyalinen Knorpels, die es ermöglicht, Druck- und Scherkräfte abzufedern. Die Proteoglykane, die hauptsächlich auf Aggrekan als Kernprotein basieren, sind in ein Maschenwerk kollagener Fasern eingelagert, welches im Wesentlichen durch Kollagen Typ II gebildet wird. Diese Zusammensetzung darf nicht als statisches Konstrukt verstanden werden. Vielmehr ist der hyaline Knorpel in vivo verschiedenen biophysikalischen Einflüssen ausgesetzt, die eine dynamische Anpassung erfordern. Solche Anpassungsvorgänge in Form einer Änderung der Zusammensetzung der aus kollagenen Fasern und Proteoglykanen bestehenden extrazellulären Matrix werden durch die wenigen eingelagerten Chondrozyten, die Zellen des hyalinen Knorpels, organisiert. Da die reifen Chondrozyten jedoch keine Zellteilungen aufweisen und dem hyalinen Knorpel eine Vaskularisierung fehlt, ist eine Defektregeneration kaum möglich, sodass eine Wiederherstellung der Integrität des Gewebes unterbleibt und stattdessen ein Ersatzknorpel, der Faserknorpel, gebildet wird, welcher den einwirkenden biodynamischen Belastungen jedoch nicht standhalten kann. Da die Defekte des hyalinen Knorpels einen Großteil der Erkrankungen des Bewegungsapparats darstellen und zudem die Arthrose als Langzeitfolge nach sich ziehen, besteht ein hohes medizinisches Interesse an der Entwicklung zellbasierter Therapieansätze, wie der Autologen Chondrozytentransplantation (ACT). Hierbei werden - bislang mit unterschiedlichen Erfolgen – in vitro kultivierte Chondrozyten mit dem Ziel, neuen hyalinen Knorpel zu bilden, in einen Knorpeldefekt eingebracht. Ziele der Untersuchungen In den letzten Jahrzehnten zeigte sich, dass die Entwicklung von Therapieansätzen zur Behandlung von Knorpeldefekten ein detaillierteres Verständnis des Knorpelgewebes und speziell dessen Biodynamik erfordert. Ziel dieser Arbeit war es daher, im Rahmen einer Pilotstudie, ein In-vitro-System zu etablieren, welches die Untersuchung der Biodynamik der Chondrozyten ermöglicht. Neben der Untersuchung der Morphologie der Chondrozyten und der durch sie synthetisierten extrazellulären Matrix in Abhängigkeit von der Kultivierungszeit der Zellen, wurde die Fragestellung bearbeitet, ob durch die Wirkung eines hydrostatischen Drucks günstige Effekte in Hinblick auf die Expression einer extrazellulären Matrix, wie sie im hyalinen Knorpel vorliegt, erzielt werden kann. Materialien und Methoden Eine Primärkultur humaner artikulärer Chondrozyten wurde zunächst unter Standardzellkulturbedingungen und atmosphärischem Druck kultiviert. Die Zellen wurden phasenkontrastmikroskopisch und hinsichtlich der Verteilung von Kollagen Typ I und II immunzytochemisch untersucht. In den weiteren Versuchen wurden optisch konfluente Chondrozyten in einen Bioreaktor überführt und weiter unter einem hydrostatischen Druck von 5 oder 10 bar kultiviert. Dabei wurde die Dauer der Druckeinwirkung auf die Chondrozyten variiert. Das Expressionsmuster der so kultivierten Chondrozyten wurde quantitativ in Hinblick auf Kollagen Typ I und II sowie Aggrekan mittels qPCR und Western Blot untersucht. Dabei dienten jeweils Chondrozyten, die ohne erhöhte Druckbedingungen kultiviert wurden, als Kontrollen. In dieser Pilotstudie wurden die Proben unter Berechnung der Mittelwerte und Standardabweichung hinsichtlich ihrer statistischen Power ausgewertet. Neben dieser Analyse der Einzelergebnisse wurden die Versuchsbedingungen, die kaum Unterschiede in den Ergebnissen aufwiesen, in Gruppen zusammengefasst und mit Hilfe der größtmöglichen vorhandenen Standardabweichung der Stichprobenumfang eines Versuchs errechnet, welcher die statistische Power der Ergebnisse bei einem Alpha-Fehler von 0,05 auf 80% erhöht. In den Fällen, in denen diese Power erreicht wurde, erfolgte eine Untersuchung der Unterschiede auf Signifikanz („One Way Analysis of Variance“) bei einem Signifikanzniveau < 0,05. Ergebnisse Während der In-vitro-Kultivierung der Chondrozyten unter atmosphärischem Druck zeigte die Länge der Kultivierungszeit weder einen Einfluss auf die phasenkontrastmikroskopisch untersuchte Morphologie der Zellen noch auf die immunzytochemisch detektierte Verteilung des Kollagen Typ I und II. Die Wirkung eines erhöhten hydrostatischen Drucks (5 bar, 10 bar) für 24 Stunden führte zu einer Abnahme der Expression von Kollagen Typ I und Typ II auf das 0,2-0,8-fache bei gleichzeitiger Zunahme der Expression des Aggrekan auf das 1,7-2,2-fache, verglichen mit der unbehandelten Kontrolle. Dieser Effekt war bei 5 bar ausgeprägter als bei 10 bar, führte jedoch gleichzeitig zu einer starken Instabilität des Zellkultursystems. Vor diesem Hintergrund wurde für den höheren Druck (10 bar) die Zeitdauer der Druckeinwirkung verkürzt. Hierbei konnten bei kurzzeitiger Druckeinwirkung von 10 bar (1,5 und 3 Stunden) bei Erhalt der Zellen ähnliche Effekte erzielt werden wie für die Bedingung 5 bar, 24 Stunden. Die Expression von Kollagen Typ I und Typ II sank auf das 0,8-fache, wohingegen ein Anstieg der Aggrekanexpression auf das 1,6-2,4-fache erreicht wurde. Diese Ergebnisse der qPCR konnten durch die im Western Blot für Kollagen Typ I, II und Aggrekan detektierte Proteinexpression gestützt werden. Schlussfolgerungen Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein In-vitro-System etabliert, welches einerseits der Untersuchung des Einflusses von hydrostatischem Druck auf die Expression von Chondrozyten dienen und andererseits für die Herstellung von Zelltransplantaten weiter modifiziert werden kann. Die Ergebnisse der Untersuchungen führten zur Definition von Bedingungen für das In-vitro-System, unter denen die Expression der extrazellulären Matrix durch die Chondrozyten in Richtung der Zusammensetzung im hyalinen Knorpel stimuliert werden kann. Dies zeigte sich bei einer Aussaat der humanen Chondrozyten in einer Konzentration von 104 Zellen/cm2 und einer Vorkultivierungszeit von 6 Tagen unter Normaldruck, gefolgt von der Kultivierung unter hydrostatischem Druck von 10 bar für 1,5 bis 3 Stunden. Mit Hilfe dieser Pilotstudie wurde somit ein In-vitro-System etabliert, auf dessen Basis Untersuchungen durchgeführt werden können, die weiterführende Erkenntnisse zur Biodynamik des hyalinen Knorpels liefern und der zukünftigen Entwicklung zellbasierter Therapieansätze der Knorpeldefekte, wie der ACT, zu Gute kommen.

Einleitung: Toxoplasma (T.) gondii zählt zu den häufigsten intrazellulären Parasiten weltweit. Alleinige Endwirte im fakultativ heteroxenen Lebenszyklus sind die Feliden. Als Zwischenwirte können jedoch zahlreiche Säugetier- und Vogelarten dienen, in denen sich parasitäre Gewebezysten entwickeln. Einer der Hauptübertragungswege auf den Menschen stellt der Verzehr von T. gondii-haltigem Fleisch infizierter Nutztiere dar. Inwieweit Putenfleisch ein potentielles Infektionsrisiko birgt und welche Bedeutung Puten in der Epidemiologie der humanen Toxoplasmose besitzen ist nicht ausreichend geklärt. Ziel der Untersuchungen: Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein reproduzierbares Infektionsmodell bei Puten für T. gondii zu entwickeln, um die Verteilung und Persistenz des Parasiten im Gewebe zu ermitteln. Es wurden verschiedene Parameter, wie Infektionsstadium, Infektionsdosis, Applikationsmodus und Untersuchungszeitpunkt hinsichtlich ihres Einflusses auf die Entwicklung parasitärer Gewebestadien verglichen. Material und Methoden: Insgesamt wurden 74 Puten nach einer Aufzuchtperiode von 4 bis 8 Wochen experimentell mit T. gondii-Tachyzoiten oder Oozysten infiziert. Je nach Versuchsgruppe wurden Tachyzoiten vom Stamm ME49 intravenös und/oder intramuskulär appliziert oder Oozysten vom Stamm ME49, DX oder Hannover 1 oral verabreicht. Die Verifikation der Infektion erfolgte über den Nachweis T. gondii-spezifischer Antikörper mit Hilfe eines kinetischen ELISA. Drei bis acht Puten jeder Versuchsgruppe wurden 6 bis 8 oder 10 bis 12 Wochen nach der Infektion getötet. Von jedem Tier wurden folgende Gewebeproben entnommen: Brust-, Oberschenkel- und Unterschenkelmuskulatur, Herz, Leber, Muskel- und Drüsenmagen, Gehirn, Lunge, Milz, Nieren, Darm, Pankreas und Hoden (sofern vorhanden). Die Organe wurden getrennt vollständig homogenisiert. Bei den Muskeln wurden Proben von verschiedenen Lokalisationen entnommen und ebenfalls einzeln homogenisiert. Der Nachweis von T. gondii-DNA in den Gewebeproben erfolgte mittels konventioneller PCR, basierend auf der Amplifizierung eines 469 bp Fragments des B1-Gens, und anschließender nested PCR (Länge Zielfragment: 375 bp). Zusätzlich wurden zu Beginn der Studie lichtmikroskopische Untersuchungen einzelner Organe in Form nativer Quetschpräparate (400fache Vergrößerung) auf T. gondii-Zysten durchgeführt. Ergebnisse: Ungeachtet der Infektionsdosis und des inokulierten Parasitenstadiums konnten bei keinem der Versuchstiere klinische Symptome einer Toxoplasmose beobachtet werden. Die unterschiedlich hohen Infektionsdosen hatten im Allgemeinen keinen signifikanten Einfluss auf die Anzahl positiv getesteter Puten oder Organproben. Lediglich die Anzahl positiver Gehirnproben nahm mit ansteigender Oozystendosis signifikant zu. Bei der Betrachtung aller Versuchsgruppen fiel auf, dass die Befallshäufigkeit der Organe sowohl zwischen den Tieren verschiedener Infektionsgruppen als auch innerhalb einer Infektionsgruppe stark schwankte. So variierte die Anzahl positiv getesteter Organe bei den Tachyzoiten-infizierten Puten zwischen 0 und 7, bei den Oozysten-infizierten Puten zwischen 0 und 9 Organen pro Tier. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass sich T. gondii heterogen in der Pute verteilt und mindestens 12 Wochen persistieren kann. Bezogen auf alle Versuchstiere gab es kein Organ, dass durchgängig negativ blieb. Nach der Tachyzoiteninfektion waren am häufigsten Leber (43,3%), gefolgt von Brustmuskel (26,7%) und Herz (20,0%) infiziert, während bei den Oozysten-infizierten Tieren der Erreger am häufigsten im Gehirn (47,2%), gefolgt von Oberschenkelmuskulatur (25,0%) und Herz und Unterschenkelmuskulatur (je 22,2%) nachgewiesen werden konnte. Schlussfolgerungen: Tachyzoiten und Oozysten erwiesen sich als gleichermaßen geeignete Infektionsmedien und führten hinsichtlich der systemischen Verteilung des Parasiten in der Pute zu vergleichbaren Ergebnissen. Ein spezifischer Organtropismus des Erregers konnte nicht festgestellt werden. Aus Sicht der Lebensmittelhygiene und des Verbraucherschutzes bedeuten die Ergebnisse, dass im Fall einer T. gondii-Infektion ein potentielles Infektionsrisiko für den Menschen durch infiziertes Putenfleisch nicht ausgeschlossen werden kann.

Die nekrotische Enteritis (NE) und Kokzidiose des Huhnes sind häufige Darmerkrankungen weltweit und führen jedes Jahr zu hohen Wirtschaftsverlusten als Folge der Mortalität und Kosten für Behandlung und Bekämpfung. Die beiden Erkrankungen werden meistens bei Mastbroilern zwischen der 3. und 6. Lebenswoche festgestellt. Weil die leistungsfördernden Antibiotika im Geflügelfutter in der EU nicht mehr eingesetzt werden dürfen, ist das Risiko der NE in den letzten Jahren gestiegen. Fischmehl, Stress und Krankheiten sind prädisponierende Faktoren für die Entstehung der NE aber auch die Hühnerkokzidiose spielt in der Hinsicht eine wichtige Rolle. Die Mechanismen der Pathogenese bei der Wechselwirkung zwischen Kokzidiose und NE sind unklar. Bisher wurden verschiedene Infektionsmodelle zur Erforschung der NE unter Beteiligung von Ko-Infektionen zwischen Eimerien und C. perfringens eingesetzt. Dabei steht neben der Krankheitsentstehung auch die effiziente Bekämpfung dieser Erkrankung als großes Problem der Geflügelindustrie im Forschungsmittelpunkt. C. perfringens ist auch bei gesunden Tieren ein häufiger Darmbewohner, wobei bestimmte Stämme verschiedene Toxintypen wie Alpha-, TpeL- und Beta-Toxine produzieren können und damit ursächlich zur Entstehung der NE beitragen, aber ohne andere prädisponierende Auslöser kommt es in der Regel nicht zum Ausbruch. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei In-vivo-Modelle zur experimentellen Induktion der NE des Huhnes entwickelt. Ziele waren sowohl die genauere Untersuchung der Pathogenese der NE durch Ko-Infektionen mit Eimerien und Kokzidien als auch die Evaluierung von potentiellen neuartigen Bekämpfungsmöglichkeiten. Außerdem wurde ein In-ovo-Modell etabliert.

1. Einleitung Multipotente mesenchymale Stromazellen (MSC) stellen eine interessante Therapieoption in der regenerativen Medizin verschiedener Erkrankungen dar. Aufgrund ihrer Herkunft aus mesodermalem Gewebe ist ihr Einsatz in der Therapie von Sehnenerkrankungen als günstig anzusehen, wo sie bei Pferden bereits erfolgreich verwendet werden. Da dieser Erkrankungskomplex mit degenerativen Veränderungen der Achillessehne des Menschen vergleichbar ist, wäre eine Translation der gewonnenen Ergebnisse in die Humanmedizin wünschenswert. Die zugrunde liegenden Wirkmechanismen bei der Sehnenregeneration sind allerdings bis zum heutigen Tage noch nicht vollständig geklärt. Unter anderem wird eine tenogene Differenzierung der MSC mit nachfolgender Produktion von extrazellulärer Matrix (EZM) diskutiert. Als Nachweis hierfür wird die Genexpression von Matrixproteinen sowie Transkriptionsfaktoren angesehen. Die Isolation von MSC ist aus verschiedenen Geweben möglich; allerdings haben Untersuchungen deutliche Unterschiede in den in-vitro-Charakteristika zwischen den Zellquellen aufgezeigt. Trotz dieser unterschiedlichen Eigenschaften fasst die International Society for Cellular Therapy (ISCT) seit 2006 humane MSC als plastikadhärente Zellen mit tripotentem Differenzierungspotential sowie einem definierten Antigenprofil zusammen. Um eine Vergleichbarkeit equiner und humaner MSC und somit eine bessere Übertragbarkeit gewonnener Erkenntnisse aus der Pferdemedizin zu erreichen, steht aktuell die Untersuchung der geforderten Antigenexpression noch aus. 2. Ziele der Untersuchung In der vorliegenden Arbeit sollte daher erstmalig eine vollständige Charakterisierung des geforderten Antigenprofils equiner MSC aus fünf verschiedenen Quellen durchgeführt werden, um einen Vergleich mit humanen Zellen zu ermöglichen. Zudem sollte eine vergleichende Darstellung der Sehnenmarkerexpression durchgeführt werden, welche das Wissen um die in-vitro-Eigenschaften von MSC erweitern und in Folge zur Auswahl einer optimal für die Therapie von Sehnenerkrankungen geeigneten Zellquelle beitragen soll. 3. Materialien und Methoden In der ersten Studie wurden equine MSC aus Knochenmark, Fettgewebe, Nabelschnurblut, Nabelschnurgewebe und Sehnengewebe bis zur Passage 3 kultiviert und anschließend mittels Durchflusszytometrie auf das Vorkommen der Antigene CD 29, CD 44, CD 73, CD 90 und CD 105 sowie das Fehlen der Antigene CD 14, CD 34, CD 45, CD 79α und MHC II untersucht. In der zweiten Studie wurde eine Genexpressionsanalyse der Sehnenmarker Kollagen 1A2, Kollagen 3A1, Decorin, Tenascin-C und Skleraxis vergleichend mittels Echtzeitpolymerasekettenreaktion an den isolierten Zellen durchgeführt. In beiden Studien wurde eine Probenzahl von n= 6 für jede Zellquelle untersucht. 4. Ergebnisse Keine der untersuchten Zellquellen erfüllte die MSC-Definition der ISCT bezüglich des Antigenprofils. Insbesondere durch den fehlenden Nachweis CD 73 (< 3,07 %) in allen untersuchten Proben unterscheiden sich equine und humane MSC. Die einzigen stabil exprimierten Antigene sind die zusätzlich untersuchten Proteine CD 29 (37,5 % - 65,42 %) und CD 44 (32,2 % - 97,18 %). Das Vorkommen CD 105 konnte in MSC aus Fett- und Sehnengewebe belegt werden. Zusätzlich war ein Nachweis von CD 90 in MSC aus Fettgewebe möglich, welche somit die größte Ähnlichkeit mit der humanen Zellpopulation aufweisen. Die Studie zur Genexpressionsanalyse weist auf eine Basisexpression von Kollagen 1A2, 3A1 und Decorin in MSC aus verschiedenen Quellen hin, welche über der von nativem Sehnengewebe liegt. Auch hier weisen wiederum MSC aus Fettgewebe die höchste Expression auf. 5. Schlussfolgerungen Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zu einer vertiefenden in-vitroCharakterisierung equiner MSC. Das Antigenprofil equiner MSC ist nicht vollständig mit dem humaner identisch. Eine abschließende Beurteilung sollte durch Untersuchungen mit spezies-spezifischen Antikörpern erfolgen. Die Ergebnisse der Genexpressionsanalyse unterstützen die Theorie, dass MSC die Sehnenheilung durch Produktion von extrazellulärer Matrix beeinflussen. Der Einsatz von MSC aus Fettgewebe in der Therapie von Sehnenerkrankungen sollte forciert werden, da ihre hohe Sehnenmarkerexpression einen Hinweis auf eine Verbesserung der Sehnenregeneration darstellt.