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.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den endometrialen Normalbefund inkl. Zellinfiltration und Funktionsmorphologie im Zyklusverlauf bei fertilen Kühen zu definieren sowie einen Überblick über Art und Häufigkeit pathologischer Befunde an Ovar, Salpinx und Uterus bei sub- und infertilen Rindern zu erhalten. Zudem sollte die Bedeutung endometrialer Befunde für die Fruchtbarkeit durch einen Vergleich mit den bei fertilen Rindern vorliegenden Verhältnissen eingeordnet werden. Darüber hinaus galt es, das Verfahren der Endometriumbiopsie beim Rind im klinischen Kontext auf seine Durchführbarkeit unter Praxisbedingungen sowie seine Aussagekraft und Repräsentativität zu prüfen. Zur Definition des Normalbefundes der endometrialen Infiltration mit freien Zellen im Zyklusverlauf wurden Endometriumbioptate von sieben fertilen Kühen („Zyklusgruppe“) an sechs definierten Tagen des Zyklus entnommen und histologisch untersucht. Die Infiltration mit neutrophilen und eosinophilen Granulozyten, Lymphozyten, Plasmazellen, Makrophagen und Mastzellen wurde quantitativ bestimmt und statistisch analysiert. Anhand dieser Daten wurden die Grenzwerte zwischen der physiologischen zyklischen Selbstreinigung und dem Auftreten einer Endometritis ermittelt: das Vorhandensein von maximal 20 neutrophilen Granulozyten bzw. bis zu 15 mononukleären Zellen (Lymphozyten, Plasmazellen, Makrophagen) pro Gesichtsfeld bei 400-facher Vergrößerung im Bereich des luminalen Epithels und Stratum compactum ist nach den Ergebnissen der vorliegenden Studie als normal anzusehen. Um einen Überblick über Art und Häufigkeit pathologischer Befunde am Genitaltrakt weiblicher Rinder zu erhalten, wurden Ovarien, Eileiter und Uteri von 135 wegen Sub-/Infertililität geschlachteten Färsen (n=13) und Kühen (n=122) pathologisch-anatomisch und -histologisch untersucht. Bei 58 dieser Tiere erfolgte im Vorfeld eine klinisch-gynäkologische, sonografische und zytologische Untersuchung. Im Rahmen der pathologisch-anatomischen und -histologischen Untersuchungen wurden 46 ovarielle Zysten (Gelbkörperzyste: n=25, Follikelzyste: n=21) sowie 16 ovarielle Neoplasien (Adenom des Rete ovarii: n=12, Granulosazelltumor: n=4) festgestellt. Während die ovariellen Zysten in der Mehrheit der Fälle bereits klinisch diagnostiziert wurden, konnten alle ovariellen Neoplasien nur histologisch festgestellt werden. 34 Tiere wiesen eine Salpingitis, 36 Zysten der Salpinx und sechs Rinder Adhäsionen der Salpinx mit dem Ovar auf. Klinisch-gynäkologisch wurde keine dieser Veränderungen erfasst. Nur sieben Rinder zeigten histopathologisch ein unverändertes Endometrium. Der häufigste Befund war die Angiosklerose (n=121), gefolgt von der periglandulären Fibrose (n=85), der Adenomyose (n=58) und der Endometritis (n=42). Die periglanduläre endometriale Fibrose des Rindes entspricht hinsichtlich ihrer lichtmikroskopisch zu erfassenden Charakteristika der Endometrose der Stute und wird deshalb als bovine Endometrose bezeichnet. 64% der Rinder mit histologisch nachgewiesener Endometritis zeigten keinerlei klinisch erfassbaren Symptome. Von allen subklinischen Endometritiden wiesen nur 15,2% der Fälle mehr als 5% PMN in der zytologischen Untersuchung auf. Um die Bedeutung der meist subklinischen endometrialen Befunde, deren Diagnose mittels konventioneller Methoden nur eingeschränkt möglich ist, für die Fruchtbarkeit betroffener Rinder einschätzen zu können, wurden zum Vergleich Endometriumbioptate von 15 fertilen Kühen untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass eine mittel- oder hochgradige Endometritis und Endometrose bei sub- und infertilen Rindern signifikant häufiger auftritt als bei fertilen Rindern. Zudem weisen sub- und infertile Rinder signifikant häufiger eine destruierende Endometrose auf als fertile Kühe. Insofern ist anzunehmen, dass sowohl die Endometritis als auch die Endometrose, in Abhängigkeit von ihrem Grad und Charakter, die Fruchtbarkeit betroffener Rinder negativ beeinflussen. Um zu untersuchen, inwieweit die mittels Endometriumbiopsie zu erhebenden Befunde für das gesamte Endometrium repräsentativ sind, erfolgte bei 58 der 135 sub- und infertilen Rinder ein bis drei Tage vor der Schlachtung die Entnahme von Endometriumbioptaten, wobei von jedem Tier zwei Bioptate mit einer Größe von 5-10 x 3 x 3 mm in der Nähe der Bifurkation entnommen wurden. Nach erfolgter histologischer Auswertung der Endometriumbioptate und des Schlachtmaterials wurden für jedes dieser Rinder die Befunde der Bioptate mit den postmortal erhobenen Befunden anonymisiert verglichen. Dabei konnte der Grad entzündlicher oder degenerativer endometrialer Veränderungen in 86% bzw. 93% der Fälle mittels Endometriumbiopsie exakt oder mit leichten Abweichungen festgestellt werden. Der Charakter der entzündlichen Veränderungen stimmte bei 64% der untersuchten Rinder überein. Bezogen auf die Endometrose betraf das 66% der Fälle. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass bei der Mehrheit der Rinder mit Fruchtbarkeitsstörungen subklinische endometriale Befunde (subklinische Endometritis, bovine Endometrose, Angiosklerose) vorliegen, die mittels klinischer, sonografischer und zytologischer Verfahren unentdeckt bleiben, aber histologisch diagnostiziert werden können. Die Endometriumbiopsie erweist sich als ein geeignetes Verfahren, solche endometrialen Befunde intra vitam repräsentativ zu erfassen und ist damit ein wichtiges ergänzendes diagnostisches Hilfsmittel, das dem Tierarzt und Tierhalter Informationen über den endometrialen Gesundheitszustand liefert. Für eine detaillierte prognostische Bewertung der mittels Endometriumbiopsie nachweisbaren endometrialen Veränderungen, insbesondere der verschiedenen Erscheinungsformen der bovinen Endometrose, bedarf es jedoch weiterführender Untersuchungen.

Im Jahr 2006 wurden insgesamt 767 Aale des Bodensee-Obersees auf den Befall mit dem Schwimmblasenwurm A. crassus und dessen Folgen untersucht. Zusätzlich wurden die Befallsdaten von weiteren 2.326 Aalen aus den Jahren 1988 bis 2005 und 2007 bis 2009 ausgewertet. Weiterhin wurden in den Jahren 2006 bis 2008 eine Anzahl von 383 Kaulbarschen und zahlreiche Copepoden auf den Befall mit dem Larvenstadium von A. crassus untersucht. Auf der Ebene der echten Zwischenwirte ließ sich A. crassus im Bodensee-Obersee im Freiwasserplankton nicht nachweisen. Jedoch konnten Copepoden der Gattung C. abyssorum experimentell mit A. crassus infiziert werden. Der Kaulbarsch ist für A. crassus der wichtigste Stapelwirt im Bodensee-Obersee. Die untersuchten Kaulbarsche waren zwischen 18,8% und 52,1% mit A. crassus infiziert, wobei die Infektion einen deutlichen Frühjahrespeak aufwies. Im Jahr 2006 lag die Prävalenz befallener Aale im Bodensee bei 55,6%, die durchschnittliche Befallsintensität lag bei 4,4 adulter Parasiten je Aal. Durch die Datenauswertung von insgesamt 3.425 Aalen konnte der Verlauf der Anguilli­coloidose im Zeitraum von 1989 bis 2009 rekonstruiert werden. Der Höhepunkt der Infektion lag demnach im Jahr 1993 mit einer durchschnittlichen Prävalenz des Erregers von 58,3% und einer durchschnittlichen Befallsintensität von 16,6. Seit 1996 werden die Schadwirkungen von A. crassus auf die Schwimmblase aufgezeichnet und wurden nun in dieser Arbeit ausgewertet. In diesem Zeitraum nahm die Anzahl der Aale mit schweren Schwimmblasenschäden deutlich zu. Im Jahr 2006 besaßen 89,9% der Aale eine Schwimmblase mit geringer bis sehr starker Schädigung. Bei den abwanderungswilligen Blankaalen besaßen insgesamt 10% eine Schwimmblase mit sehr starken Schäden. Es bestand eine positive Korrelation zwischen der Größe der Aale und der Ausprägung der Schwimmblasenschäden. Weiterhin wurde ein negativer Einfluss durch den Befall mit Larven von A. crassus auf das Milzgewicht beobachtet. Der Befall mit abgestorbenen Adulten war mit Anämie korreliert. Durch den kumulativen Effekt der Schwimmblasenschäden, die durch die Infektion mit A. crassus hervorgerufen werden, werden vor allen Dingen größere Aale im Bodensee-Obersee beeinträchtigt. Eine parasiteninduzierte Mortalität von A. crassus liegt jedoch nicht vor.

In einer klinisch-prospektiven Feldstudie wurden Legehennenherden untersucht, in denen poldefekte Eier auftraten. Aus 3 betroffenen Herden wurden hierzu gezielt 86 Hühner, die poldefekte Eier legten, sowie willkürlich 72 Hühner, die normale Eier legten, untersucht. Alle Herden zeigten eine gute Legeleistung und eine hohen Sekundaanteil von über 5% an der Legeleistung, wobei die verschmutzten Eier die größte Fraktion ausmachten. Je mehr poldefekte Eier auftraten, umso höher waren der Schmutzeianteil sowie der Anteil an Bruch- und Fließeiern. Dieses Phänomen lässt sich durch die verringerte Schalenstabilität der poldefekten Eier erklären. Bei den auf poldefekte Eier selektierten Hühnern machten die poldefekten Eier den Hauptanteil der absoluten Legeleistung mit 46 bis 64% aus, sie hatten zudem einen Bruch- und Fließeianteil zwischen 27 und 38%. Der Bruch –und Fließeianteil hat die absolute Legeleistung gesenkt, aufgrund ihrer Instabilität gingen viele dieser Eier auf dem Weg vom Huhn zur Packstelle verloren. Hatte ein Huhn einmal begonnen poldefekte Eier zu legen, legte es fast keine normalen Eier mehr. In der serologischen Untersuchung mittels ELISA hatten die Hühner aller drei Herden, welche poldefekte Eier legten, einen signifikant höheren Antikörpertiter (p<0,05) gegen Mycoplasma synoviae (MS) im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Bei allen Hühnern konnte MS-spezifische DNA in Trachealabstrichen mittels PCR amplifiziert werden. Kloakenabstriche erwiesen sich mittels MS-PCR bei den Hühnern mit poldefekten Eiern zu 87% (n=72), bei den Kontrollhühner dagegen nur zu 18% (n=13) als MS positiv. MS war darüber hinaus aus Legedarmabstrichen von fünf Hühnern, welche poldefekte Eier legten, kultivierbar. Darüber hinaus wurden 49 poldefekte Eier und 43 Eier ohne Poldefekte im Eiklar auf MS untersucht. Bei fast allen poldefekten Eiern konnte im Eiklar MS-spezifische DNA nachgewiesen werden (n=48; 98%), im Unterschied zu den Kontrolleiern (n=11; 26%). Ein kausal-pathogenetischer Zusammenhang zwischen einer Infektion des Legedarms mit MS und dem Legen von Eiern mit Poldefekten ist den Ergebnissen folgend wahrscheinlich, wobei verschiedene Faktoren für die Infektion des Legedarms verantwortlich zu sein scheinen. Bei der qualitativen Untersuchung hatten die poldefekten Eier eine signifikant (p<0.05) geringere Schalenstabilität im Vergleich zu den Kontrolleiern. Die Eischalenspitzen der Gruppe „Pol A“ hielten mit 11,4N fast nur ein Viertel der Belastung der Referenzherde aus. Die hohe Schalenstabilität der Kontrolleier von über 40N zeigte, dass die Legehennen, die keine poldefekten Eier legten, keine Schalenstabilitätsprobleme hatten. Die Farbe der braunen poldefekten Eier war oft signifikant heller als die der Kontrolleier, auch waren die Farbpigmente (a- und b-Wert) signifikant (p<0,05) verändert. Das trockene Schalengewicht war bei den poldefekten Eiern mit bis zu einem Gramm Unterschied pro Ei signifikant (p<0,05) niedriger als bei den Kontrolleiern. Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Eischale wurden an 2 poldefekten Eiern und 2 Eiern ohne Poldefekte durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass sich die poldefekten Eier sowohl in Struktur als auch im Durchmesser der Eischale erheblich von den Kontrolleiern unterschieden. Es ist fraglich, ob die veränderte Schale der poldefekten Eier in ihrer mikrobiologischen Barrierefunktion beeinträchtigt ist. Die für die Eifrische relevanten Größen wichen bei den poldefekten Eiern teilweise signifikant von den Kontrolleiern ab. In den braunen poldefekten Eiern traten vermehrt Fleischflecken auf. Aus den poldefekten Eiern ließ sich der Erreger MS jedoch nicht isolieren und anzüchten. Die untersuchten poldefekten Eier erfüllten damit - soweit ihre Schale intakt war - die formalen Anforderungen an frische Eier der Güteklasse A nach VO (EG) Nr. 1234/2007 und 598/2008. In der gelelektrophoretischen Analyse der organischen Matrix der Eischalen war in den poldefekten Eiern die Intensität der Lysozym zugeordneten Bande jeweils höher als in den Kontrolleiern, dies ließ sich jedoch statistisch nicht untermauern. Ätiologisch ist denkbar, dass eine subklinische bakterielle Besiedlung des Legedarms mit MS und die daraus resultierende Immunantwort den Lysozymspiegel des Uterussekrets erhöht. Die Verschiebung des Lysozymspiegels wirkt sich sowohl qualitativ als auch quantitativ negativ auf die Eischalenbildung aus. Das Resultat ist eine verringerte Schalenstabilität, das morphologische Korrelat der im Eischalenspitzenbereich sichtbare Defekt.:INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 4 2.1 Eibildung und Eischalenbildung 4 2.1.1 Am Anfang war das Ei 4 2.1.2 Aufbau des Hühnereies 4 2.1.3 Eibildung 5 2.1.4 Das Grundmuster der Mineralisation der Eischale 7 2.1.5 Rolle der organischen Anteile der Eischalenmatrix, Lysozym 12 2.2 Qualitätsanforderungen an Eier 13 2.2.1 Bedeutung der Schalenstabilität 13 2.2.2 Anforderungen an die Lagerung von Eiern 13 2.2.3 Gütemerkmale 14 2.2.3.1 Äußere Merkmale 14 2.2.3.2 Innere Merkmale 15 2.2.4 Zusammensetzung des Eies 17 2.3 Legeleistung von LSL-Hybriden 18 2.4 Ursachen für Qualitätsmängel der Eischale 18 2.4.1 Infektiöse Ursachen für eine verminderte Eischalenqualität 18 2.4.1.1 Mykoplasmosen 19 2.4.1.2 Egg-Drop-Syndrom (Aviäre Adenovirus-Salpingitis), andere Adenoviren 25 2.4.1.3 Infektiöse Bronchitis des Huhnes 27 2.4.1.4 Newcastle Disease 28 2.4.1.5 Eileiter-Bauchfell-Entzündung 29 2.4.2 Nicht infektiöse Ursachen für eine verminderte Eischalenqualität 30 2.4.2.1 Nutritive und metabolische Faktoren 30 2.4.2.2 Mykotoxikosen 31 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 33 3.1 Anamnese 33 3.2 Grunddaten zu den Legehennen 33 3.2.1 Aufzucht und Impfschema 33 3.2.2 Legephase und Impfschema 34 3.2.3 Farmgesundheit 34 3.3 Definition der Selektionskriterien „poldefektes Ei“ und „Polhenne/Polhühner“ 35 3.4 Eiabnahme, Untersuchung der Herden und Selektionstiere 35 3.4.1 Eiabnahme und Legeleistung der Herden 35 3.4.2 Eiabnahme und Legeleistung der Selektionstiere 36 3.4.3 Einzeltierauswahl, klinische Untersuchung und Probenentnahme 36 3.4.3.1 Serologische Untersuchung der Selektionstiere 37 3.4.3.2 PCR-Untersuchung auf Mycoplasma synoviae und Mycoplasma gallisepticum 37 3.4.3.3 Sektion von Selektionstieren 38 3.4.3.4 Probenlagerung und Probenversand 38 3.5 Gütemerkmale der Eier 39 3.5.1 Äußere Qualität 39 3.5.1.1 Gruppenauswahl und Analysekriterien 39 3.5.1.2 Schalenfarbe 39 3.5.1.3 Beschreibung der Messgeräte zur Bestimmung der äußeren Qualität der Eier 39 3.5.2 Innere Qualität 40 3.5.2.1 Gruppenauswahl und Analysekriterien 40 3.5.2.2 Beschreibung der Messgeräte zur Bestimmung der inneren Qualität der Eier 40 3.5.3 Spezielle Untersuchungen 41 3.5.3.1 Rohnährstoffanalysen 41 3.5.3.2 Differenzierung von Fettsäuren im Eidotter 41 3.5.3.3 Gelelektrophorese der Eischalenmatrixproteine 43 3.6 Ultrastrukturelle Untersuchung der Eischalen mittels REM 44 3.6.1 Gruppenauswahl und Analysekriterien 44 3.6.2 Präparation der Proben 44 3.7 Statistische Auswertung 45 4 ERGEBNISSE 46 4.1.1 Allgemeine Sektionsergebnisse 46 4.1.2 Spezielle Sektionsergebnisse 46 4.2 Legeleistung 47 4.2.1 Legeleistung, Sekunda und poldefekte Eier der untersuchten Herden 47 4.2.2 Korrelationen der Legeleistungsfraktionen 51 4.3 Legeleistung der selektierten Polhennen 52 4.4 Serologische Untersuchungen 53 4.4.1 Serologische Untersuchung der Selektionstiere 53 4.4.2 Korrelationen zwischen den signifikant verschiedenen Antikörpertitern 54 4.4.3 MS-Antikörpertiter in Abhängigkeit zur Lokalisation der Hühner in der Halle 54 4.5 Nachweis des MS- und MG-Antigens mittels PCR 55 4.5.1 Nachweis des MS- und MG-Antigens in Tracheal- und Kloakentupfern 55 4.5.2 Nachweis des MS-Antigens in Abhängigkeit von der Lokalisation der Hühner 55 4.5.3 Nachweis des MS-Antigens in Eiern 56 4.6 Gütemerkmale der poldefekten Eier 56 4.6.1 Äußere Qualität 56 4.6.1.1 Helligkeit und Farbe 56 4.6.1.2 Schalenstabilität und Deformation 60 4.6.1.3 Eigewicht, Eiklarhöhe und Haugh-Unit 60 4.6.1.4 Fleischflecken 63 4.6.2 Innere Qualität 63 4.6.2.1 Eigewicht und Eischalengewicht 63 4.6.2.2 Eiklarhöhe, Haugh-Unit und Luftkammerhöhe 65 4.6.2.3 Korrelationen der Ergebnisse aus der Untersuchung der inneren Qualität 67 4.6.2.4 pH-Wert des Eiklars 68 4.6.2.5 Dotterfarbe, Dotterbreite, Dotterhöhe und Dotterindex 68 4.6.3 Spezielle Untersuchungen 71 4.6.3.1 Rohfettgehalt im Dotter und Rohproteingehalt im Eiklar der untersuchten Eier 71 4.6.3.2 Fettsäuremuster des Eidotters 72 4.6.3.3 Eischalenmatrixproteine 73 4.6.3.4 Ultrastrukturelle Analyse der Eischalen mittels Rasterelektronemikroskopie 75 5 DISKUSSION 81 5.1 Auftreten poldefekter Eier in dem untersuchten Bestand 81 5.2 Nachweis von MS und MG in Legehennen und poldefekten Eiern 83 5.2.1 Weitere prädisponierende Faktoren für das Legen von poldefekten Eiern 85 5.2.2 Bedeutung der poldefekten Eier für den Produzenten 86 5.3 Gütemerkmale der poldefekten Eier 88 5.3.1 Äußere Qualität 88 5.3.2 Innere Qualität 90 5.3.3 Spezielle Untersuchungen 91 5.3.4 Ultrastrukturelle Untersuchung der Eischalen mittels REM 92 5.3.5 Bedeutung der poldefekten Eier für den Verbraucher 92 5.4 These zur formalen Pathogenese des Poldefektes 94 6 ZUSAMMENFASSUNG / SUMMARY 96 6.1 Zusammenfassung 96 6.2 Summary 98 7 LITERATURVERZEICHNIS C / Hens laying eggs with egg-pole shell defects (EPS) were examined in a clinical prospective study. 86 hens with EPS and 72 hens without EPS from 3 flocks were selected for this study. All examined flocks showed a good laying performance, although laying many eggs off quality class B. The rate was over 5 percent of all laid eggs, most of them were dirty eggs. There was a significant correlation between EPS-eggs and dirty eggs, although between EPS-eggs and broken- and thin shelled eggs. This phenomenon could be explained by the decreased eggshell strength of the EPS-eggs. The selected hens with EPS showed a rate between 46 and 64 percent EPS-eggs of all laid eggs, the rate of broken- and thin shelled eggs was between 27 and 38 percent. Those broken- and thin shelled eggs increased absolute laying performance, because of their instability many of them were lost on the way from the cage to the packing station. The selected hens with EPS produced almost no normal eggs. It could be shown that if a hen starts laying EPS-eggs, she is almost unable to lay normal eggs any more. It could be proven serologically that hens with EPS had significant (p<0.05) higher titers against Mycoplasma synoviae (MS) then hens without EPS. MS-DNA was detectable from the tracheal swab in all tested hens. PCR tested cloacal swabs for MS were more frequently positive from hens with EPS (n=72; 87%) then from hens without EPS (n=13; 18%). Furthermore MS could be cultivated from the oviduct of 5 hens with EPS. Additionally 49 Eggs with EPS and 43 Eggs without EPS were examined microbiologically. MS-DNA was detectable in the albumen of nearly all eggs with EPS (n = 48; 98 %), contrary to the eggs without EPS (n = 11; 26%). Due to the findings it is very likely that an infection of the oviduct with MS results in eggs with EPS, whereas different factors may play an important role for the infection of the oviduct. In the qualitative investigation EPS-eggs had a significant (p<0.05) decreased pole eggshell strength than the eggs without EPS. The pole eggshell strength of the EPS-eggs of flock A (group “Pol A”) was with 11,4N just about a quarter of the pole eggshell strength of the reference flock. Nearly all eggs without EPS had a pole eggshell strength over 40N. It could be shown that hens without EPS had no decreased eggshell strength. The color of the brown EPS-eggs was often significant brighter than color of brown eggs without EPS. Furthermore the color pigments of the EPS-eggs were significant (p<0.05) changed. Dry eggshell weight was in EPS-eggs up until 1 gram difference significant (p<0.05) lower compared to eggs without EPS. Scanning electron microscopy was performed in 2 eggs with EPS and 2 eggs without EPS. This investigation revealed that eggs with EPS showed considerable differences of the eggshell structure as well as the cross section dimension according to eggs without EPS. It is doubtful whether the changed eggshell of EPS-eggs is impaired in its microbiological barrier function. The relevant variables for the freshness of the egg varied in the EPS-eggs in some cases significantly (p<0.05) compared to the control eggs. In Brown EPS-eggs increased Meat-spots occurred. However, MS could not be cultivated from EPS-eggs. Therewith fulfilled the investigated EPS-eggs - if their shell was intact - the formal requirements for fresh eggs of grade A eggs under regulation VO (EG) No. 1234/2007 and 598/2008. A gel electrophoretic analysis of the organic matrix of the eggshells of EPS-eggs and normal eggs was made. Intensity of the lysozyme-associated band was in the EPS eggs respectively higher than in the control eggs. However, this could not be proven statistically. Etiologically is conceivable that subclinical bacterial colonization of the hens oviduct with MS and the resulting immune response increases the lysozyme level in the uterine secretions. The shift of the lysozyme level affects both quantitatively and qualitatively negative on the eggshell formation. The result is a decrease in shell strength. The morphological correlate is the visible eggshell pole defect.:INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 4 2.1 Eibildung und Eischalenbildung 4 2.1.1 Am Anfang war das Ei 4 2.1.2 Aufbau des Hühnereies 4 2.1.3 Eibildung 5 2.1.4 Das Grundmuster der Mineralisation der Eischale 7 2.1.5 Rolle der organischen Anteile der Eischalenmatrix, Lysozym 12 2.2 Qualitätsanforderungen an Eier 13 2.2.1 Bedeutung der Schalenstabilität 13 2.2.2 Anforderungen an die Lagerung von Eiern 13 2.2.3 Gütemerkmale 14 2.2.3.1 Äußere Merkmale 14 2.2.3.2 Innere Merkmale 15 2.2.4 Zusammensetzung des Eies 17 2.3 Legeleistung von LSL-Hybriden 18 2.4 Ursachen für Qualitätsmängel der Eischale 18 2.4.1 Infektiöse Ursachen für eine verminderte Eischalenqualität 18 2.4.1.1 Mykoplasmosen 19 2.4.1.2 Egg-Drop-Syndrom (Aviäre Adenovirus-Salpingitis), andere Adenoviren 25 2.4.1.3 Infektiöse Bronchitis des Huhnes 27 2.4.1.4 Newcastle Disease 28 2.4.1.5 Eileiter-Bauchfell-Entzündung 29 2.4.2 Nicht infektiöse Ursachen für eine verminderte Eischalenqualität 30 2.4.2.1 Nutritive und metabolische Faktoren 30 2.4.2.2 Mykotoxikosen 31 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 33 3.1 Anamnese 33 3.2 Grunddaten zu den Legehennen 33 3.2.1 Aufzucht und Impfschema 33 3.2.2 Legephase und Impfschema 34 3.2.3 Farmgesundheit 34 3.3 Definition der Selektionskriterien „poldefektes Ei“ und „Polhenne/Polhühner“ 35 3.4 Eiabnahme, Untersuchung der Herden und Selektionstiere 35 3.4.1 Eiabnahme und Legeleistung der Herden 35 3.4.2 Eiabnahme und Legeleistung der Selektionstiere 36 3.4.3 Einzeltierauswahl, klinische Untersuchung und Probenentnahme 36 3.4.3.1 Serologische Untersuchung der Selektionstiere 37 3.4.3.2 PCR-Untersuchung auf Mycoplasma synoviae und Mycoplasma gallisepticum 37 3.4.3.3 Sektion von Selektionstieren 38 3.4.3.4 Probenlagerung und Probenversand 38 3.5 Gütemerkmale der Eier 39 3.5.1 Äußere Qualität 39 3.5.1.1 Gruppenauswahl und Analysekriterien 39 3.5.1.2 Schalenfarbe 39 3.5.1.3 Beschreibung der Messgeräte zur Bestimmung der äußeren Qualität der Eier 39 3.5.2 Innere Qualität 40 3.5.2.1 Gruppenauswahl und Analysekriterien 40 3.5.2.2 Beschreibung der Messgeräte zur Bestimmung der inneren Qualität der Eier 40 3.5.3 Spezielle Untersuchungen 41 3.5.3.1 Rohnährstoffanalysen 41 3.5.3.2 Differenzierung von Fettsäuren im Eidotter 41 3.5.3.3 Gelelektrophorese der Eischalenmatrixproteine 43 3.6 Ultrastrukturelle Untersuchung der Eischalen mittels REM 44 3.6.1 Gruppenauswahl und Analysekriterien 44 3.6.2 Präparation der Proben 44 3.7 Statistische Auswertung 45 4 ERGEBNISSE 46 4.1.1 Allgemeine Sektionsergebnisse 46 4.1.2 Spezielle Sektionsergebnisse 46 4.2 Legeleistung 47 4.2.1 Legeleistung, Sekunda und poldefekte Eier der untersuchten Herden 47 4.2.2 Korrelationen der Legeleistungsfraktionen 51 4.3 Legeleistung der selektierten Polhennen 52 4.4 Serologische Untersuchungen 53 4.4.1 Serologische Untersuchung der Selektionstiere 53 4.4.2 Korrelationen zwischen den signifikant verschiedenen Antikörpertitern 54 4.4.3 MS-Antikörpertiter in Abhängigkeit zur Lokalisation der Hühner in der Halle 54 4.5 Nachweis des MS- und MG-Antigens mittels PCR 55 4.5.1 Nachweis des MS- und MG-Antigens in Tracheal- und Kloakentupfern 55 4.5.2 Nachweis des MS-Antigens in Abhängigkeit von der Lokalisation der Hühner 55 4.5.3 Nachweis des MS-Antigens in Eiern 56 4.6 Gütemerkmale der poldefekten Eier 56 4.6.1 Äußere Qualität 56 4.6.1.1 Helligkeit und Farbe 56 4.6.1.2 Schalenstabilität und Deformation 60 4.6.1.3 Eigewicht, Eiklarhöhe und Haugh-Unit 60 4.6.1.4 Fleischflecken 63 4.6.2 Innere Qualität 63 4.6.2.1 Eigewicht und Eischalengewicht 63 4.6.2.2 Eiklarhöhe, Haugh-Unit und Luftkammerhöhe 65 4.6.2.3 Korrelationen der Ergebnisse aus der Untersuchung der inneren Qualität 67 4.6.2.4 pH-Wert des Eiklars 68 4.6.2.5 Dotterfarbe, Dotterbreite, Dotterhöhe und Dotterindex 68 4.6.3 Spezielle Untersuchungen 71 4.6.3.1 Rohfettgehalt im Dotter und Rohproteingehalt im Eiklar der untersuchten Eier 71 4.6.3.2 Fettsäuremuster des Eidotters 72 4.6.3.3 Eischalenmatrixproteine 73 4.6.3.4 Ultrastrukturelle Analyse der Eischalen mittels Rasterelektronemikroskopie 75 5 DISKUSSION 81 5.1 Auftreten poldefekter Eier in dem untersuchten Bestand 81 5.2 Nachweis von MS und MG in Legehennen und poldefekten Eiern 83 5.2.1 Weitere prädisponierende Faktoren für das Legen von poldefekten Eiern 85 5.2.2 Bedeutung der poldefekten Eier für den Produzenten 86 5.3 Gütemerkmale der poldefekten Eier 88 5.3.1 Äußere Qualität 88 5.3.2 Innere Qualität 90 5.3.3 Spezielle Untersuchungen 91 5.3.4 Ultrastrukturelle Untersuchung der Eischalen mittels REM 92 5.3.5 Bedeutung der poldefekten Eier für den Verbraucher 92 5.4 These zur formalen Pathogenese des Poldefektes 94 6 ZUSAMMENFASSUNG / SUMMARY 96 6.1 Zusammenfassung 96 6.2 Summary 98 7 LITERATURVERZEICHNIS C

Zusammenfassung Jörn Gieseler Stoffwechseluntersuchungen bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der wasserlöslichen und fettlöslichen Antioxidantien. Medizinische Tierklinik, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig. Eingereicht im Oktober 2010. 97 Seiten; 25 Abbildungen; 11 Tabellen; 351 Literaturangaben; Schlüsselwörter: Rind, Stoffwechsel, wasserlösliche Antioxidantien, lipidlösliche Antioxidantien. Die Gesundheit und Leistung von Milchkühen sind an einen stabilen Stoffwechsel gebunden. Abweichungen in der Nährstoffversorgung, im Intermediärstoffwechsel sowie seitens der Umweltbedingungen wirken sich belastend auf den Stoffwechsel und damit auf die Gesundheit des betroffenen Organismus aus. Mit gezielten Untersuchungen, z.B. Blutuntersuchungen, kann kontrolliert werden, ob der Stoffwechsel physiologisch oder durch Imbalancen belastet oder gar gestört ist. Ziel der Untersuchung war es, die Aktivität der Glutathionperoxidase sowie die Konzentrationen der wasser- und fettlöslichen Antioxidantien im Blut von klinisch gesunden Kühen zu ermitteln, in Stoffwechseluntersuchungen mit einzubeziehen sowie den Einfluss von Laktation und Jahreszeit auf die o.g. Parameter zu prüfen. Versuchsanordnung: Insgesamt wurden bei 85 SB/HF-Kühen (7990 kg fettkorrigierte Milch/Jahr) folgende zwei Gruppen analysiert: Gruppe 1: Zur Kontrolle des Laktationsverlaufes wurden 10 Kühe zum Zeitpunkt der 4. - 5. Woche ante partum (ap), 1. Woche ap, 1 - 2 Wochen post partum (pp), 4 Wochen pp und 8 - 12 Wochen pp untersucht. Gruppe 2: Im Verlaufe eines Jahres wurden im Abstand von 6 Wochen jeweils 10 gesunde Kühe, die sich alle in der 2. - 4. Woche post partum (pp) befanden, untersucht. Stall- und Außentemperaturen wurden dabei berücksichtigt. Die Tiere der beiden Gruppen wurden nach der klinischen Untersuchung weiter chemisch auf folgende Parameter getestet: Glutathionperoxidase (GPX), wasserlöslichen Antioxidantien (ACW), fettlösliche Antioxidantien (ACL), ß-Hydroxybutyrat (BHB), Cholesterol (Chol), Bilirubin (Bili), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Aspartat Amino Transferase (AST), Creatinkinase (CK), Albumin (Alb), Harnstoff (Hast), Calcium (Ca), anorganisches Phosphat (Pi) und Chlorid (Cl). Durch eine Rationsberechnung wurde die Fütterung in die Untersuchung mit einbezogen. Ergebnisse: Die Ergebnisse der peripartalen Stoffwechseluntersuchungen zeigen einen Anstieg der wasserlöslichen Antioxidantien (ACW) bis zur 4. Woche pp (p < 0,05). Ab 8 Wochen pp sinken die Konzentrationen wieder ab. Im Gegensatz dazu zeigt die Glutathionperoxidase (GPX) ihre höchste Aktivität bei den Trockenstehern. Es folgt eine starke Abnahme der Aktivität bis zur 4. Woche pp (p < 0,05) und ein Anstieg ab der 8. Woche pp (p < 0,05). Die Korrelation zwischen der Konzentration der ACW und der Aktivität der GPX verhält sich signifikant negativ. Die höchsten Konzentrationen der ACL liegen im Zeitraum des Trockenstehens, die niedrigste Konzentration 1. Woche ap - 4. Woche pp (p < 0,05). Ab 8 - 12 Wochen pp steigen die Konzentrationen der ACL wieder an. Die Stoffwechselparameter Harnstoff, Bilirubin, Cholesterol und BHB unterliegen Schwankungen über den gesamten Laktationsverlauf. Die AST-Aktivität erreicht ihren Höchststand 1-2 Wochen pp und liegt nur in dieser Zeit außerhalb der Toleranzgrenze. Die Albumin- und Pi-Konzentrationen sowie die CK-Aktivitäten bleiben im Laktationsverlauf konstant. Die Cl-Konzentration liegt in der 1. - 12. Woche pp unterhalb der physiologischen Grenze. Die Ergebnisse der Stoffwechseluntersuchungen im Jahresverlauf zeigen einen kontinuierlichen Anstieg der ACW von Februar an, mit Höchstwerten im April und August (p < 0,05). Danach erfolgt ein kontinuierlicher Abfall der Werte bis zum Dezember. Die GPX zeigt eine generelle Verminderung ihrer Aktivität von Februar bis August (p < 0,05), um dann im Oktober wieder anzusteigen. Ihre Höchstwerte liegen im Januar und Dezember. Die Aktivität der GPX und die Konzentrationen der ACW korrelieren sowohl im Jahresverlauf als auch im Laktationsverlauf signifikant negativ. Die Konzentrationen der ACL unterliegen im Jahresverlauf Schwankungen. Dennoch korrelieren sie mit den Konzentrationen der GPX signifikant positiv. Die Harnstoff- und BHB-Konzentrationen sowie die Aktivität der CK liegen im gesamten Jahresverlauf innerhalb der physiologischen Grenzen. Die CK-Aktivität erreicht, zusammen mit der Albuminkonzentration, ihre Höchstwerte im Mai. Die Albuminkonzentrationen unterliegen mit dem Bilirubin im Jahresverlauf relativen Schwankungen. Das Bilirubin hat seine niedrigste Konzentration im Dezember und Januar bzw. seine höchsten Konzentrationen im Juli und August. Die Aktivität der AST zeigt einen gleichmäßigen Anstieg in den Sommermonaten. Ihre niedrigsten Aktivitäten liegen im Dezember und Januar. Die Cholesterolkonzentration sowie die Aktivität der AP sinken im Sommer ab. Cholesterol hat seine höchsten Konzentrationen im Dezember und Januar. Schlussfolgerung: Schwankungen von Stoffwechselparametern im Jahres- und Laktationsverlauf betreffen vor allem die Antioxidantien. Deshalb können sowohl die in dieser Arbeit untersuchten Antioxidantien, als auch die anderen Stoffwechselparameter zur Beobachtung und Diagnostik von Stoffwechselbelastungen rund um die Kalbung sowie im Jahresverlauf zur Herdenkontrolle herangezogen werden. Die Referenzbereiche betragen für die ACW 12 bis 142 µmol/l und für ACL 1 bis 45 µmol/l.

Die vorliegende Analyse diente dem Ziel, Krankheitsschwerpunkte bei Rindern in den Jahren 1968 bis 1999 aus der Sicht der Medizinischen Tierklinik, Leipzig, nach Häufigkeit, Rasse-, Alters-, Jahreszeit- und Geschlechtsdisposition, Behandlungsdauer sowie –erfolg aufzuzeigen. In dem genannten Zeitraum wurden 2295 Rinderpatienten gemäß der Daten in den Kliniktagebüchern unter Berücksichtigung der wechselnden gesellschaftlichen und Besitzverhältnisse ausgewertet. Im Analysezeitraum nahmen Infektionskrankheiten ab, manche, wie z.B. Leukose, Brucellose und Tuberkulose, verschwanden ganz. Auch die Puerperale Hämoglobinurie sowie die Rachitis werden nicht mehr beobachtet. Dafür stieg der Anteil Verdauungsstörungen durch die Dislocatio abomasi beträchtlich an.

Die proliferative Enteropathie, verursacht durch das gram-negative Bakterium Lawsonia intracellularis, ist weltweit bei Schweinen als Durchfallerkrankung bekannt. Neben anderen Tierarten, unter anderem Hamster, Ratten, Schafe und Hunde, konnte diese Krankheit auch bei Fohlen im Alter zwischen zwei und neun Monaten nachgewiesen werden. Die Fallberichte stammen meist aus Nordamerika. Intra vitam gibt es neben der klinischen und labordiagnostischen Untersuchung weitere Nachweismöglichkeiten. Im Kot kann mittels Polymerasekettenreaktion (PCR) die L. intracellularis-DNA, im Serum mittels Immunoperoxidase Monolayer Assay (IPMA), Immunofluoreszenz-Antikörpertest (IFAT) oder blocking enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) der L. intracellularis-Antikörper nachgewiesen werden. Diese vier Testsysteme sind bei Schweinen zur Herdendiagnostik etabliert. Während es diverse Studien zur Prävalenz von Antikörpern bei Schweinen in Deutschland gibt, wurde dies bei Pferden bislang nicht geklärt. Da es auch einen Fallbericht aus Deutschland gibt, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, wie viele Fohlen und Stuten aus verschiedenen Beständen und mit unterschiedlichem Vorbericht bzw. Gesundheitszustand seropositiv sind. Desweiteren sollte der Verlauf der Antikörper bei Stuten und ihren Fohlen nachverfolgt werden. Die serologische Untersuchung erfolgte mit Hilfe eines ELISAs. Dabei werden die Ergebnisse als Prozentsatz der Inhibition (PI) durch L. intracellularis-Antikörper angegeben. Ein PI – Wert über 30 wird als seropositiv gewertet. Für die erste Studie wurden 56 Fohlen, die mit unterschiedlichen Vorberichten in die Medizinische Tierklinik eingeliefert worden waren, sowie 24 gesunde Fohlen eines Haflingergestütes serologisch untersucht. Die zweite Studie war eine Verlaufsuntersuchung. In einem Haflingergestüt wurde der Antikörpernachweis bei 24 (2009) bzw. 16 (2010) Mutterstuten und ihren Fohlen in zwei aufeinanderfolgenden Jahren durchgeführt. In einem Warmblutgestüt wurden sechs Stuten und ihre Fohlen vor und nach der Abfohlung bzw. nach der Geburt monatlich getestet, bis alle Fohlen seronegativ waren. Es waren 39,3 % der in die Klinik eingelieferten Fohlen seropositiv. Signifikante Unterschiede zwischen gesunden Fohlen, Fohlen mit Diarrhoe, Fohlen mit Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes und anderen Erkrankungen wurden nicht beobachtet. Alle getesteten erwachsenen Stuten waren zu jedem Zeitpunkt seropositiv. Im Haflingergestüt hatten im ersten Jahr 29,2 % und im zweiten Jahr 25 % der Fohlen Antikörper gegen L. intracellularis. Die seropositiven Fohlen des zweiten Jahres hatten dieselben Mutterstuten wie die seropositiven Fohlen des ersten Jahres. Bei den Warmblütern hatten fünf von sechs Fohlen nach der Geburt L. intracellularis-Antikörper. Die PI – Werte sanken sowohl bei den Stuten als auch bei den Fohlen im Untersuchungszeitraum kontinuierlich ab. Ende Juli, im Alter zwischen 82 und 141 Tagen (Median 115 Tage), wurden die fünf anfangs seropositiven Fohlen zum ersten Mal seronegativ getestet. Alle Fohlen im Alter von weniger als 14 Tagen waren seropositiv. Es bestand eine negative Korrelation zwischen dem Alter der Fohlen und ihrem PI-Wert, die bei den Warmblütern signifikant war. Außerdem bestand eine signifikante, positive Korrelation zwischen dem PI – Wert der Mutterstute und dem ihres Fohlens. Die Untersuchungen zeigen, dass der Nachweis von Antikörpern im equinen Serum auch mittels eines ursprünglich für Schweineserum entwickelten ELISAs möglich ist. Prozentual haben in Mitteldeutschland ähnlich viele Fohlen positive Ergebnisse wie in Nordamerika. Beeinflusst wird der PI – Wert eines Fohlens durch die Mutterstute, deren PI – Wert und das Alter des Fohlens. Nach der Geburt sinkt die Anzahl der Antikörper bis zum Alter von drei bis vier Monaten. In diesem Alter werden auch die meisten Erkrankungen beschrieben. Man kann daraus schlussfolgern, dass das Bakterium L. intracellularis auch bei Pferden in Deutschland weit verbreitet ist. Antikörper bilden nicht nur erkrankte Fohlen aus, sondern auch gesunde Pferde und Pferde mit anderen Erkrankungen. Da Fohlen im Alter von 12 bis 20 Wochen keine Antikörper mehr haben, ist eine Impfung empfehlenswert.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die morphologische und funktionelle Charakterisierung endometrialer Epithel- (EEZ) und Stromazellen (ESZ) des Pferdes bei separater Primärkultur auf permeablen Kunststoffoberflächen mit Hilfe (immun-)zytologischer, zytochemischer und transmissionselektronenmikroskopischer Untersuchungen, ein-schließlich einer vergleichenden Betrachtung der immunhistologischen und histochemischen Eigenschaften der Epithel- und Stromazellen in situ. Mögliche Zusammenhänge zwischen der endometrialen Funktionsmorphologie zum Zeitpunkt der Zellisolierung und den Zelleigenschaften in vitro sollten überprüft werden. Zur Zellgewinnung dienten transzervikal entnommene Endometriumbioptate (n = 14) sowie vollständige Uteri euthanasierter Stuten (n = 6). Parallel entnommene Gewebeproben wurden fixiert und als In-situ-Vergleichsmaterial verwendet. Nach einer mechanischen und enzymatischen Gewebedissoziation erfolgte die Trennung von Epithel- und Stromazellen mittels Filtration, Dichtegradientenzentrifugation sowie Differenzialadhärenz. Ein Teil der aufgereinigten Zellen wurde Formalin-fixiert und für (immun-)zytologische und zytochemische Untersuchungen, insbesondere hinsichtlich des Separationserfolges, aufbereitet. Die Kultivierung der übrigen Zellen beider Zellarten fand separat voneinander auf unbeschichteten Membraneinsätzen (Millicell® PET) in einem Gemisch aus DMEM und Ham’s F-12 unter Zusatz von 10 % fötalem Kälberserum (ESZ bis ca. 60 % Konfluenz) bzw. unter Zusatz von 2,5 % fötalem Kälberserum sowie verschiedener Additive (ESZ ab ca. 60 % Konfluenz sowie EEZ) bei 37 °C in wasserdampfgesättigter, mit 5 % CO2 angereicherter Raumluft statt. Konfluente Kulturen wurden in Formalin bzw. Glutaraldehyd fixiert und für die Lichtmikroskopie respektive Transmissionselektronenmikroskopie aufgearbeitet. Zum Zeitpunkt der Zellisolierung befanden sich die Endometrien überwiegend in der Phase der physiologischen Inaktivität (n = 5) oder der regulären zyklischen sekretorischen (n = 8) bzw. proliferativen (n = 3) Aktivität. In jeweils einer der Gewebeproben war eine irreguläre sekretorische, eine irreguläre proliferative bzw. eine im Übergang zwischen Sekretion und Proliferation anzusiedelnde Funktionsmorphologie festzustellen. In einem weiteren Fall wurden die Zellen aus einem graviden Uterus isoliert. Die Separation von ESZ während des Winteranöstrus verlief mit unzureichendem Erfolg, die Kulturen zeigten eine starke Kontamination mit epithelialen Zellen. Die morphologischen, immunzytologischen und zytochemischen Eigenschaften der beiden separierten Zellpopulationen unmittelbar vor Beginn der Kultivierung ermöglichten keine eindeutige Unterscheidung zwischen Epithel- und Stromazellen. Bei den aus sekretorisch differenzierten Endometrien isolierten ESZ war die Zeitdauer bis zum Erreichen der Konfluenz tendenziell länger als bei Verwendung proliferativ differenzierter Endometrien, während bei den EEZ diesbezüglich keine deutlichen Unterschiede erkennbar waren. Zum Zeitpunkt der Konfluenz konnten anhand der lichtmikroskopischen Morphologie 4 verschiedene EEZ- und 3 verschiedene ESZ-Typen nachgewiesen werden. Ultrastrukturell war eine Unterscheidung der EEZ von den ESZ möglich, innerhalb dieser beiden Zellpopulationen besaßen die lichtmikroskopisch verschiedenen Zelltypen jedoch jeweils vergleichbare Eigenschaften. Ein Zusammenhang zwischen der In-vitro-Morphologie und dem Zyklusstand zum Zeitpunkt der Zellisolierung war nicht zu erkennen. Unabhängig von der lichtmikroskopischen Morphologie wiesen die EEZ in der Regel laterale Zellverbindungen in Form von tight junctions auf, was auf einen polarisierten Phänotyp schließen lässt. Der Nachweis von Proteoglykanen mittels Alzianblau-Färbung verlief in allen kultivierten Zellen mit negativem Ergebnis. Mit Hilfe der PAS-Reaktion waren in der Mehrzahl der EEZ sowie in zahlreichen ESZ in vitro Polysaccharide/Glykoproteine nachweisbar. Die kultivierten EEZ exprimierten stets Zytokeratin 19 und in keinem Falle Desmin; in einem Teil der Zellen konnten die Zytokeratine 8 und 18, Vimentin sowie α-Glattmuskel-Aktin nachgewiesen werden. Demgegenüber enthielten die ESZ keines der untersuchten Zytokeratine, zum Teil trat in diesen Zellen jedoch eine Expression von Vimentin, Desmin und α-Glattmuskel-Aktin auf. Insgesamt war ein eindeutiger Nachweis des zellulären Ursprungs equiner endometrialer Epithel- und Stromazellen in vitro ausschließlich anhand der Zytokeratin-19-Expression möglich. Die Eigenschaften der kultivierten EEZ wichen bei der Zellisolierung aus physiologisch inaktiven Endometrien hinsichtlich der PAS-Reaktion sowie des Nachweises von Zytokeratin 8 und Vimentin von denen der aus den aktiven Endometrien gewonnenen Zellen ab. Darüber hinaus wurden keine deutlichen Einflüsse der endometrialen Funktionsmorphologie zum Zeitpunkt der Zellisolierung auf die zytochemischen und immunzytologischen Charakteristika der kultivierten Zellen offensichtlich. Auf der Grundlage dieser Arbeit können weiterführende Untersuchungen im Zellkulturmodell des equinen Endometriums erfolgen, insbesondere hinsichtlich von Veränderungen der Zelleigenschaften bei Einwirken definierter Milieufaktoren.

Das Ziel dieser Arbeit war zunächst in der Methodenoptimierung eines bereits grundlegend etablierten Protokolls zur Isolierung und Kultur equiner endometrialer Epithel (EEZ) und Stromazellen (ESZ) (BUSCHATZ 2007) zu sehen. Zudem wurde die Entwicklung weiterer Möglichkeiten des Handlings angestrebt (Passagierung, Kryokonservierung). So sollten den Zellen optimierte Rahmenbedingungen in vitro geboten werden, welche den Verhältnissen im Organismus weitgehend nahe kommen. Im Anschluss daran wurden die Zellen in vitro hinsichtlich ihrer morphologisch-funktionellen Charakteristika untersucht und die Befunde vergleichend zu den Gegebenheiten in situ betrachtet. Besonderes Augenmerk galt dabei der Expression von Progesteron- (PR) und Östrogenrezeptor-α (ERα) und von Inhibin-α. Wären vergleichbare Konstellationen in vitro und in vivo anzutreffen, könnte ein solches Kultursystem als Modell zum Studium interzellulärer Wechselwirkungen oder pathogenetischer Abläufe am Endometrium dienen. Voraussetzung hierfür wäre jedoch eine fortgeschrittene zelluläre Differenzierung, wie sie beispielsweise durch die Expression von Inhibin-α und der Steroidhormonrezeptoren angezeigt wird. Es wurden transzervikale Uterusbioptate und vollständige Uteri euthanasierter Stuten für die Zellaufreinigung sowie die vergleichende histologische Untersuchung gewonnen. Einer mechanischen und enzymatischen Dissoziation des Gewebes folgte die Separation beider Zellarten durch Filtration, Dichtegradientenzentrifugation und Differenzialadhärenz. Die Kultur erfolgte in wasserdampfgesättigter Raumluft bei 37 °C in 5 % CO2-Atmosphäre. Als Kulturmedium diente DMEM/Ham´s F-12 unter Zusatz von 2,5 % fötalem Kälberserums und diverser Additive. Es wurde eine morphologische Charakterisierung der Zellen während der Kultur vorgenommen und zudem ERα, PR und Inhibin-α an allen Kulturen und Gewebeproben immunhistologisch bestimmt. Das Ablösen der Zellen zur Passagierung erfolgte mit Trypsin-EDTA (ESZ) bzw. Alfazyme® (EEZ). Entsprechend abgelöste Zellen wurden zudem in DMSO-haltigem Nährmedium kryokonserviert. Die Kultivierung von EEZ und ESZ gelang sowohl bei Verwendung transzervikaler Uterusbioptate als auch bei Uteri euthanasierter Pferde. Zudem konnten alle physiologischerweise bei der Stute auftretenden Zyklusstände (Anöstrus, Interöstrus, Östrus) sowie ein gravider Uterus kultiviert werden. Die Konfluenz wird von EEZ nach 4 bis 16 d und von ESZ innerhalb von 7 bis 18 d erreicht, wobei Zellen aus ursprünglich proliferativen endometrialen Funktionszuständen tendenziell eher konfluent sind als sekretorisch aktive. Während der Kultur kann eine eindeutige morphologische Unterscheidung beider Zellarten voneinander erfolgen. ESZ besitzen eine spindelige, teils sternförmige, insgesamt „fibroblastenartige“ Gestalt. EEZ sind in zwei morphologischen Subtypen anzutreffen. Der monomorphe Zelltyp „A“ stellt kleine, polygonale Zellen mit regulären und regelmäßigen Zellgrenzen dar. Zelltyp „B“ ist größer, pleomorph, ebenfalls polygonal, mehrkernig und besitzt unregelmäßige, schlecht erkennbare Zellgrenzen. Subkultivierungen waren bis zu 20 (ESZ) bzw. 24 mal (EEZ) möglich. Zudem konnten beide Zellarten in flüssigem Stickstoff gelagert (kryokonserviert) und danach erfolgreich kultiviert werden. Weiterhin gelang der Nachweis von Inhibin-α im Uterus des Pferdes. Hierbei wurde eine zyklische Dynamik in der Expression festgestellt (stärkere Expression während der sekretorischen Phase), welche als Hinweis für eine sekretorische Differenzierung der EEZ anzusehen ist. Ebenfalls konnte dieses Protein in kultivierten EEZ und in viel geringerem Maße auch in den ESZ gefunden werden. Darüber hinaus war erstmalig der Nachweis von PR und ERα in beiden Zellarten in vitro möglich. Insgesamt ist die Expression dieser drei für uterines Gewebe essentiellen Rezeptoren/Proteine in kultivierten EEZ und ESZ als Hinweis für eine fortgeschrittene Differenzierung anzusehen, welche mit der vorgestellten Methode der Isolierung und Kultur auch erreicht werden konnte. Im Hinblick auf die Wachstumsgeschwindigkeit in vitro fanden sich zudem Hinweise auf eine Beibehaltung der ursprünglich im Gewebeverband erlangten zellulären Differenzierung, welche sich bei der Expression von ERα, PR bzw. Inhibin-α allerdings nicht nachvollziehen ließ. Abschließend betrachtet, deuten die vorliegenden Ergebnisse somit auf eine partielle Beibehaltung in situ erlangter endometrialer Funktionen und Spezifika hin, welche als Grundlage für weitere Arbeiten an endometrialen Zellkulturen des Pferdes anzusehen sind.

Cytokines play an important regulatory role during immune responses against pathogens. The outcome of an induced cytokine pattern is determined by many factors. It strongly depends on the nature of the pathogen and the host’s ability to control the quality and strength of cytokine signals. In pulmonary infection with Cryptococcus neoformans T helper (Th) 1 and Th17 cell subsets and their associated cytokines confer protection, whereas a Th2-biased response with production of interleukin (IL) -4 confers susceptibility. Since inappropriate Th responses often lead to death in immunosuppressed human patients, especially HIV-1 infected patients, this work aimed to elucidate mechanisms of Th2 induction and regulation by assessing the Th2 hallmark cytokine IL-4 in an experimental model of cryptococcosis. Therefore, a kinetic study of IL-4 expression during 70 days after intranasal infection was performed in susceptible mice. The analyses included characterization of pulmonary leukocytes and Th cell cytokine profiling. IL-4 profiling revealed Cryptococcus-specific IL-4 production not before six weeks after infection. This unexpected finding was further validated by equal results observed in a kinetic study done in IL-4 reporter mice. These mice express a green fluorescent protein simultaneously to IL-4 expression in the same cell and this protein can be detected by flow cytometry. Two cellular sources of IL-4 were identified: Th2 cells were found as expected, but also, as shown for the first time, eosinophilic granulocytes could be demonstrated to secrete IL-4. Next, the influence of eosinophils on pulmonary inflammation and disease development was investigated using ΔdblGATA-1 mice constitutively devoid of eosinophilic granulocytes. Experiments with infected ΔdblGATA-1 mice revealed novel regulatory functions of eosinophils in cryptococcosis. In the absence of eosinophils pulmonary Th cell recruitment was significantly diminished. In addition, Th2 polarization was reduced in ΔdblGATA-1 mice as shown by reduced numbers of Th2 cells expressing the Th2-related surface marker T1/ST2 and reduced albeit not absent IL-4 production by Th cells. In addition to reduced IL-4 production, in the absence of eosinophils Th cells with enhanced interferon-γ and IL-17 production were observed. However, control of pulmonary fungal growth was only slightly enhanced in the absence of eosinophils and dissemination of cryptococci to the brain was unaltered. This may be related to the shared IL-4 production by not only eosinophils but also Th2 cells. Blocking more than one cellular source of IL-4 could be required to prevent immunopathology. To test the hypothesis of gradual IL-4-dependent immunopathology, experiments were conducted using mice expressing only one allele of the IL-4receptor (R) alpha (α) chain (+/-) instead of two (+/+). Indeed, mono-allelic expression of the IL-4Rα resulted in an intermediate expression of the IL-4R on the surface of myeloid and lymphoid cells indicating a gene-dosage effect for IL-4R expression. Infected IL-4Rα+/- mice displayed reduced susceptibility as compared with IL-4Rα+/+ mice, and IL-4Rα-/- mice completely lacking IL-4R expression were found to be protected with survival for the complete time period of the experiment (i.e. up to 275 days). Reduced susceptibility found in infected IL-4Rα+/- mice was associated with decreased serum levels of immunoglobulin E, reduced mucus production by airway epithelia, attenuation of airway hyper-reactivity, and reduced formation of alternatively activated macrophages in lung parenchyma – pathophysiological features, which are typically found in experimental models of asthma but also in asthma of humans and animals. Since no up-regulation of IL-4R by the infection with Cryptococcus neoformans was found, the experimental pulmonary infection model used appears to be a very sensitive low-level IL-4 system. This work highlights the outstanding role of IL-4 and its different cellular sources as well as its receptor in cryptococcosis and provides novel insights into pathogenesis. Moreover, a cellular (i.e. eosinophils) and a molecular (i.e. IL-4R) target for treatment of this mycosis and possibly of asthma is provided.