Die Mucositis enoralis ist eine häufige und dosislimitierende Nebenwirkung der Strahlentherapie von Kopf-Hals-Tumoren. Die zugrunde liegenden Pathomechanismen sind komplex und beinhalten die Reaktionen und Interaktionen von Epithelzellen, Fibroblasten, Makrophagen und Gef¨aßendothelzellen. Dies schließt die vermehrte Bildung von Stickstoff-Monoxid (NO) in Folge einer Stimulation der induzierbaren NO-Synthase (iNOS) ein. Ziele der Untersuchungen: Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Wirkung von L-NAME (nitro-L-Arginin-Methyl-Ester), einem unselektiven Inhibitor der NOS, auf die Strahlenreaktion der oralen Mukosa im etablierten Tiermodell der Schleimhaut der Zungenunterseite der Maus zu untersuchen. Materialien und Methoden: Die Untersuchungen erfolgen mit Mäusen des InzuchtWildtypstammes C3H/Neu. Als Bestrahlungstechniken kommen die perkutane Schnauzenbestrahlung (200 kV Röntgenstrahlung) und/oder die lokale Bestrahlung (25 kV Röntgenstrahlung) eines 3·3 mm2 großen Testfeldes der Zungenunterseite der Maus zum Einsatz. In Fraktionierungsprotokollen werden 5x3 Gy/Woche über 1 (Tage 04) sowie 2 Wochen (Tage 0-4, 7-11) auf die gesamte Schnauze der Tiere appliziert. Anschließend erfolgt eine lokale Aufsättigungsbestrahlung mit gestaffelten Dosen (5 Dosisgruppen, je 10 Tiere) zur Generierung kompletter Dosis-Effekt-Kurven (Tag 7 bzw. 14). Einzeitbestrahlungen des lokalen Testfeldes finden ebenfalls mit gestaffelten Dosen statt. L-NAME (täglich 0,2 mg/kg i.p.) wird an den Bestrahlungstagen 30 Minuten vor der Bestrahlung appliziert. Bei Einzeitbestrahlung werden 2 verschiedene Behandlungszeiträume getestet: 3 Tage vor der Bestrahlung bis zur Erstdiagnose (-3/D) oder Ausheilung der Ulzerationen (-3/H). In Kombination mit fraktionierter Bestrahlung über 1 Woche werden 3 Zeiträume untersucht (-3/7, -3/D oder -3/H). Bei 2 Wochen fraktionierter Bestrahlung erfolgt die L-NAME-Gabe in folgenden Intervallen: -3/7, -3/D, -3/H, -3/14 oder 7/14. Als quantaler Endpunkt für Dosis-EffektAnalysen dient die Ulzeration der Schleimhaut im Testfeld. Mittels Logit-Analyse werden Dosis-Effekt-Beziehungen ermittelt. Der ED50-Wert und dessen Standardabweichung σ dienen der Charakterisierung der Dosis-Effekt-Kurven. In histologischen Untersuchungen werden maximal 10 Fraktionen zu 3 Gy über 2 Wochen appliziert, mit/ohne Gabe von L-NAME von Tag -3 bis zur Tötung. Die Zungenentnahme erfolgt bei je 5 Tieren in zweitägigen Abständen (Tag 1 bis 25). Ergebnisse: Für die alleinige Einzeitbestrahlung ergibt sich eine signifikante Dosisabhängigkeit der Ulkusinzidenz mit einer ED50 von 13,6±1,0 Gy. Die mittlere Latenzzeit beträgt 10,6±1,1 Tage, die durchschnittliche Ulkusdauer 3,5±1,0 Tage. Nach alleiniger einwöchig fraktionierter Bestrahlung beträgt die ED50 der Testbestrahlung 12,3±0,8 Gy. L-NAME von Tag -3 bis Tag 6 bzw. -3/D hat keinen signifikanten Einfluss (ED50 13,3±1,2 Gy bzw. 12,8±1,0 Gy). Lediglich für den Applikationszeitraum Tag -3/H kann eine signifikante Erhöhung der ED50 auf 14,7±1,7 Gy (p=0,0298) nachgewiesen werden. Die Testbestrahlung nach 2-wöchiger Fraktionierung ohne L-NAME ergibt eine ED50 von 13,0±0,1 Gy. L-NAME hat wiederum keinen signifikanten Einfluss auf die Strahlenempfindlichkeit der Mundschleimhaut (ED50-Werte: -3/6 - 12,9±0,1 Gy, -3/14 - 13,0±0,1 Gy, -3/H - 13,8±1,4 Gy und 7/14 - 13,1±0,8 Gy). Während alleiniger fraktionierter Bestrahlung nimmt die Zellzahl zunächst ab (Tag 11: 70 %). Im Anschluss steigt sie über das Ausgangsniveau (Tag 19: 126 %). F¨ur die L-NAME-behandelte Schleimhaut findet sich ein qualitativ vergleichbarer Verlauf; es zeigt sich lediglich eine geringfügige Erhöhung der Zellzahl in der funktionellen Schicht (150 % statt 140 %). Die Epitheldicke nimmt unter L-NAME-Behandlung in den ersten Tagen der Nachbeobachtungszeit deutlich zu. Schlußfolgerungen: Zusammenfassend erweist sich in der vorliegenden Arbeit nur die L-NAME-Applikation -3/H bei einwöchig fraktionierter Bestrahlung als wirksam, wobei der Grund f¨ur diese selektive Wirkung unklar bleibt. Offensichtlich sind NOvermittelte Prozesse ohne substanzielle Relevanz f¨ur die epitheliale Strahlenreaktion der Mundschleimhaut. Auf der Basis dieser Ergebnisse ist die Hemmung von iNOS durch L-NAME keine aussichtsreiche Strategie zur Reduktion der radiogenen Mucositis enoralis, und sollte deshalb auch nicht in klinischen Studien verfolgt werden. Die Frage, ob andere (i)NOS-Hemmstoffe ein mukoprotektives Potential besitzen, sollte in weiteren, translationalen strahlenbiologischen Studien geklärt werden.

Ziele dieser Arbeit zum Tränkemanagement bei neonataler Kälberdiarrhoe waren, die Auswirkungen von oralen Rehydratationslösungen (ORL) auf die abomasale Milchgerinnung und den Labmagendurchmesser zu prüfen sowie die Wirksamkeit von unterschiedlich zubereiteten ORL bei bestehender Dehydratation zu vergleichen. Dazu wurden die folgenden zwei Untersuchungen durchgeführt: Die erste Untersuchung an gesunden und durchfallkranken Kälbern sollte mittels Ultraschall zeigen, ob die Einmischung eines bicarbonathaltigen Elektrolytpulvers in die Tränke deren abomasales Gerinnungsverhalten beeinträchtigt. Zeitgleich wurde der ventrodorsale Labmagendurchmesser erfasst, um daraus Rückschlüsse auf die abomasale Entleerung ziehen zu können. Diese Arbeit untersuchte erstmals die Milchgerinnung im Labmagen von spontan an Durchfall erkrankten Kälbern. In der zweiten Untersuchung sollten die Effekte der Fütterung von Milchaustauscher (MAT) sowie von in Wasser und in MAT zubereiteter ORL auf den Flüssigkeits- und Säuren-Basen-Haushalt experimentell dehydrierter Kälber ermittelt werden. Material und Methoden: Bei gesunden (n = 28) sowie durchfallkranken Kälbern (n = 15) wurde das abomasale Gerinnungsverhalten sowie der ventrodorsale Labmagendurchmesser (= Labmagenhöhe) vor und nach Fütterung von Milch bzw. MAT sowie nach Zusatz eines bicarbonathaltigen Elektrolytpulvers zur jeweiligen Tränke ultrasonografisch dargestellt. Im zweiten Untersuchungsteil wurden sechs Kälber nach einem modifizierten Protokoll von WALKER et al. (1998a) experimentell dehydriert. Im Anschluss wurden diese Tiere entweder mit MAT oder mit einer ORL, welche in Wasser (Wasser-ORL) oder MAT (MAT-ORL) zubereitet wurde, gefüttert. In einem weiteren Versuchsdurchlauf verblieben die mittel- bis hochgradig dehydrierten Probanden nüchtern. Nach einem definierten Schema wurden während der Versuchsphase venöse Blutproben vor und nach Induktion einer Dehydratation sowie vor und nach Fütterung entnommen. Es wurden Parameter des Flüssigkeits- und Säuren-Basen-Haushaltes zu den verschiedenen Untersuchungszeitpunkten bestimmt. Ergebnisse: Nach Gabe von Milch konnte mittels Ultraschall immer eine vollständige Zweiphasentrennung in Koagulum und Molke detektiert werden, wohingegen diese nach Fütterung des MAT nur unvollständig voneinander separiert waren. Die kombinierte Fütterung von Milch oder MAT und einer ORL, welche 62 bzw. 93 mmol/l Bicarbonat enthielt, führte zu keinen Unterschieden auf den ultrasonografischen Bildern des Labmageninhaltes im Vergleich zu denen der jeweiligen nativen Tränke. Des Weiteren war die abomasale Milchgerinnung nicht aufgrund eines Durchfallgeschehens gestört. Die unvollständige Gerinnung des MAT resultierte nicht in dessen schnellerer abomasaler Passage, sondern anhand des statistisch signifikant größeren Labmagendurchmessers ab vier Stunden nach MAT-Fütterung scheint es, dass die Entleerung des MAT aus dem Labmagen im Vergleich zu Milch leicht verzögert war. Innerhalb der beiden Versuchstiergruppen konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede in Bezug auf den abomasalen Durchmesser zwischen den Tränken mit und ohne ORL-Zusatz festgestellt werden. Die statistisch signifikanten Differenzen des Labmagendurchmessers zwischen den gesunden und durchfallkranken Kälbern nach Fütterung der identischen Tränken weisen darauf hin, dass die Entleerung des Labmagens bei an Diarrhoe erkrankten Kälbern verzögert stattfindet. Bei den experimentell dehydrierten Probanden erhöhte sich das Plasmavolumen statistisch signifikant nach Aufnahme einer Tränkemahlzeit, wohingegen dieses ohne Behandlung konstant blieb. Die Rate der Plasmavolumenexpansion war nach Fütterung von MAT im Vergleich zu Wasser-ORL oder MAT-ORL vermindert. Die Zunahme des Plasmavolumens war bei den dehydrierten Kälbern nach Aufnahme von Wasser-ORL stärker ausgeprägt als nach Fütterung von MAT-ORL. Außerdem war nach Gabe der hypertonen MAT ORL die Plasmaosmolalität statistisch signifikant erhöht. Der Säuren-Basen-Status der Tiere verbesserte sich infolge der Absorption von Flüssigkeit. Dieser Effekt war allerdings weniger offensichtlich, da das Versuchsprotokoll eine hochgradige Dehydratation aber nur eine gering- bis maximal mittelgradige metabolische Azidose induzieren konnte. Schlussfolgerungen: Die unvollständige Gerinnung eines MAT im Labmagen scheint zu keiner schnelleren Entleerung zu führen. Die abomasale Milchgerinnung ist nicht beeinträchtigt, wenn die Milchfütterung mit einer 93 mmol/l Bicarbonat enthaltenden ORL kombiniert wird. Darüber hinaus resultiert aus einer Durchfallerkrankung keine Störung der Milchgerinnung im Labmagen. Die Einmischung eines bicarbonathaltigen Elektrolytpulvers in Milch oder MAT hat keine schnellere abomasale Passage der Ingesta zur Folge. Im Gegensatz zu gesunden Kälbern findet die Entleerung des Labmagens bei durchfallkranken Tieren verzögert statt. Es sind weitere Untersuchungen erforderlich, welche die Ursachen für die verlangsamte abomasale Passage bei an Durchfall leidenden Kälbern bestimmen. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit kann geschlussfolgert werden, dass die gemeinsame Verabreichung von Milch bzw. MAT mit einem bicarbonathaltigen Elektrolytpulver weder die Milchgerinnung noch die abomasale Entleerung der Tränke bei durchfallkranken Kälbern beeinflusst. Folglich ist die Einmischung einer ORL in eine caseinhaltige Tränke möglich. Jedoch zeigen die Ergebnisse der zweiten Untersuchung, dass die Fütterung einer hypertonen MAT-ORL weniger effektiv bei der Erhöhung des Plasmavolumens dehydrierter Kälber ist als das in Wasser zubereitete Äquivalent (Wasser-ORL). Genau genommen erhöht die Verabreichung einer hypertonen MAT-ORL die Plasmaosmolalität bei dehydrierten Tieren, was möglicherweise bei durchfallkranken Kälbern zu einer akuten Kochsalzvergiftung führen könnte. In einer Folgeuntersuchung zu dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Gabe von hypertoner Milch-ORL in Kombination mit freiem Zugang zu Wasser eine effektive Behandlungsmaßnahme durchfallkranker Kälber darstellt, da die hohen Elektrolytgaben die Wasseraufnahme der Kälber stimulieren und keine Gefahr einer Hypernatriämie besteht (WENGE et al. 2014). Anhand der beiden Arbeiten kann geschlussfolgert werden, dass durchfallkranke Kälber, denen kein freier Zugang zu Wasser gewährt wird, wasserbasierte, isotone ORL erhalten sollten. / Aims of the present studies on oral rehydration management of calf diarrhoea were to reveal the effects of oral rehydration solutions (ORS) on abomasal milk clotting and abomasal diameter, as well as to compare the effectiveness of differently prepared ORS in calves with experimentally induced dehydration. For this purpose, two experiments were conducted: The first investigation in healthy and diarrhoeic calves should demonstrate via ultrasound whether the incorporation of bicarbonate-containing electrolyte powder into ‘milk meals’ impairs the abomasal coagulation of milk protein. At the same time, the ventrodorsal diameter of the abomasum was measured to outline abomasal emptying. This study is the first in which milk clotting in the abomasum of spontaneously diarrhoeic calves was investigated. The second investigation examined the effects of feeding milk replacer (MR), as well as ORS prepared in water or in MR on the fluid and acid-base balance of experimentally dehydrated calves. Materials and methods: Abomasal curd formation, as well as ventrodorsal diameter (= abomasal height), were ultrasonographically imaged in healthy (n = 28) and diarrhoeic calves (n = 15) before and after feeding milk, MR and ORS containing bicarbonate prepared in milk or MR, respectively. In the second investigation six calves were experimentally dehydrated according to a modified protocol of WALKER et al. (1998a). Subsequently, these calves were fed with either milk replacer (MR) or an ORS prepared in either water (water-ORS) or MR (MR-ORS). In one experiment, the dehydrated calves remained fasting. During the experimental period, venous blood samples were taken according to a defined schedule before and after induction of dehydration, as well as before and after feeding. Parameters of fluid and acid-base balance were determined at various timepoints. Results: After milk-feeding, a complete separation of curd and whey was always detected via ultrasound; whereas after MR-feeding, separation was incomplete. Feeding mixtures of milk or MR with ORS containing 62 - 93 mmol/L bicarbonate did not cause any differences in the ultrasonographic images of abomasal content compared to those of milk or MR. Moreover, abomasal milk clotting was not disturbed due to diarrhoea. Inadequate milk clotting of MR did not result in its faster abomasal passage but according to the significantly larger abomasal diameter starting from 4 h after MR-feeding gastric emptying of MR was slightly decreased when compared to milk. Within the two groups of experimental animals no statistically significant differences could be determined with respect to the abomasal diameter between the diets with and without addition of ORS. Statistically significant differences of abomasal diameter between healthy and diarrhoeic calves after feeding the same diet indicate that abomasal emptying is delayed in calves suffering from diarrhoea. Plasma volume increased significantly following the intake of a ‘fluid meal’ in experimentally dehydrated calves, whereas it remained constant in the absence of treatment. The rate of plasma volume expansion was reduced by feeding MR relative to water-ORS or MR-ORS. In dehydrated calves, the expansion of plasma volume was more pronounced following the intake of water-ORS compared to the feeding MR-ORS. Moreover, plasma osmolality increased significantly following the ingestion of hypertonic MR-ORS. The acid-base status of animals was corrected as a result of fluid absorption, but this effect was less obvious as the experimental protocol resulted in severe dehydration and only mild to moderate metabolic acidosis. Conclusions: Inadequate curd formation of an MR in the abomasum does not result in faster abomasal passage. Milk clotting in the abomasum is not affected when combining milk feeding with ORS containing 93 mmol/L of bicarbonate. Furthermore, abomasal curd formation is not disturbed due to diarrhoea. The addition of an bicarbonate-containing ORS in milk or MR does not result in faster abomasal passage of ingesta. In contrast to healthy calves, abomasal emptying is prolonged in diarrhoeic calves. Hence, further studies are needed to determine reasons for decelerated abomasal passage in calves suffering from diarrhoea. According to the results of the present study it can be concluded that combined feeding of milk/MR with an bicarbonate-containing ORS does not affect either milk clotting or abomasal emptying of the diet in diarrhoeic calves. Consequently, the addition of ORS to milk meal is possible. However, the results of the second investigation indicate that the feeding of hypertonic MR-ORS is less effective in increasing plasma volume of dehydrated calves than the water-based equivalent (water-ORS). In fact, administration of hypertonic MR-ORS increases plasma osmolality in dehydrated calves, potentially causing acute hypernatraemia in diarrhoeic calves. In a follow-up study to the present investigation, it could be demonstrated that feeding hypertonic milk-ORS combined with ad libitum access to water is an effective method of treating diarrhoeic calves because the high electrolyte content stimulates water intake of calves and there is no risk of hypernatraemia (WENGE et al. 2014). Based on these two studies, it can be concluded that diarrhoeic calves without free access to water should receive isotonic water-based ORS.

Einleitung: Es ist wenig darüber bekannt, wie sich das antioxidative System von Kälbern nach der Geburt entwickelt, welche Faktoren darauf Einfluss nehmen und wie sich antioxidative Parameter in ihren Aktivitäten resp. Konzentrationen unter physiologischen Bedingungen verändern. Zielstellung: Ziel dieser Arbeit war es zum einen die altersabhängige Entwicklung antioxidativer Parameter bei gesunden Kälbern und Jungrindern bis zum 18. Lebensmonat zu verfolgen und zum anderen zu evaluieren, ob bei metabolisch gering belasteten Jungrindern jahreszeitliche Differenzen bezüglich Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPX) und Trolox Equivalent Antioxidative Capacity (TEAC) bestehen. Material und Methoden: Es wurden gesunde weibliche Kälber bzw. Jungrinder der Rasse Holstein Friesian / Deutsche Schwarzbunte aus drei Betrieben am 1. (n = 33) und 7. (n = 31) Tag sowie im 1. (n = 33), 3. (n = 33), 6. (n = 5), 9. (n = 5), 12. (n = 32) und 18. (n = 31) Monat post natum (p. n.) klinisch und labordiagnostisch untersucht. Weiterhin wurden in einem Betrieb während eines Jahres im September, November, Januar, März, Mai und Juli jeweils 6 gesunde weibliche Jungrinder, die zum Untersuchungszeitpunkt 12 Monate alt waren, kontrolliert. Die Tiere wurden im Stall in Anbindehaltung gehalten, ausgenommen der im Mai in Weidehaltung untersuchten Tiere. Analysiert wurden im Blut die antioxidativen Parameter SOD, GPX und TEAC, der Hämatokrit (Hkt) und die Stoffwechselparameter Gesamtprotein, Albumin, Bilirubin, Haptoglobin, Harnstoff, Cholesterol, ß-Hydroxybutyrat (BHB), AST, AP, GLDH, CK, Ca, anorganisches Phosphat (Pi) und Fe. Ergebnisse: Ein betrieblicher Einfluss war statistisch nicht nachweisbar. Vom 1. Tag bis zum 18. Monat p. n. zeigten die antioxidativen Parameter SOD, GPX und TEAC einen gleichartigen Verlauf mit einem kontinuierlichen Anstieg bis zum 6. Monat p. n.. Die GPX-Aktivitäten stiegen von 50-80 U/ml Hkt am 1. Tag p. n. auf 100-190 U/ml Hkt im 6. Monat p. n. an. Die niedrigsten Aktivitäten (p<0,05) bestanden am 1. und 7. Tag (62-90 U/ml Hkt) p. n.. Die SOD-Aktivitäten am 1. (4500-5600 U/g Hb) und 7. Tag (4600-5450 U/g Hb) p. n. waren niedriger als im 1. (5400-6800 U/g Hb) und 3. Monat (5600-7800 U/g Hb) p. n. (p<0,05). Der Anstieg der TEAC-Konzentration vom 1. Tag p. n. (220-290 µmol/l) zum 6. Monat p. n. (260-340 µmol/l) war nicht signifikant. Nach dem 6. Monat p. n. fielen die Akti-vitäten resp. Konzentrationen ab, wobei die SOD-Aktivitäten mit 12 (4000-5000 (U/g Hb) und 18 Monaten (3700-5000 U/g Hb) p. n. signifikant niedriger waren als im 1. und 3. Mo-nat p. n.. Die GPX-Aktivitäten lagen mit 12 (118-152 U/ml Hkt) und 18 Monaten (105-150 U/ml Hkt) p. n. signifikant über denen der ersten Lebenswoche. Die TEAC-Konzentrationen waren im 12. Monat p. n. mit 260-320 µmol/l größer als vom 1. Tag bis zum 1. Monat (240-280 µmol/l) p. n. (p<0,05). Die SOD, GPX und TEAC korrelierten außer mit 9 Monaten p. n. zu allen Untersuchungszeitpunkten signifikant positiv. Für AST, AP, CK und Bilirubin wurden am 1. Tag p. n. die signifikant höchsten Aktivitäten resp. Konzen-trationen ermittelt, für Haptoglobin am 7. Tag p. n.. Gesicherte Korrelationen bestanden zwischen Albumin, Bilirubin und der TEAC, zwischen BHB und TEAC, GPX sowie SOD außerdem zwischen Ca und Pi. Im Jahresverlauf waren die GPX-Aktivitäten im September und Januar mit 73-103 U/ml Hkt niedriger als von März bis Juli mit 104-142 U/ml Hkt (p<0,05). Erniedrigte TEAC-Konzentrationen wurden besonders im Januar (272-302 µmol/l) und signifikant im März (265-299 µmol/l) gegenüber September und November (319-345 µmol/l) ermittelt. Die SOD-Aktivitäten differierten nicht gesichert. GPX und SOD korrelierten im ganzen Jahr gesichert, TEAC und SOD außer im Januar ebenfalls, GPX und TEAC nur im November, März, Mai und Juli. Die Stoffwechselparameter befanden sich im physiologischen Bereich, mit Ausnahme von Harnstoff im November und Juli sowie Pi im Mai. Schlussfolgerungen: Es wird geschlussfolgert, dass das antioxidative System der neu-geborenen Kälber zur Geburt noch unreif ist und sich bis zum sechsten Monat p. n. stabilisiert. Die durch den Abbau des fetalen Hämoglobins und die Vormagenentwicklung vermehrt entstehenden ROS tragen zu einer weiteren Aktivitäts- resp. Konzentrationssteigerung der antioxidativen Parameter bis zu einem Maximum im 6. Monat p. n. bei. Danach stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Pro- und Antioxidantien ein. Auf die GPX-Aktivitäten und TEAC-Konzentrationen konnte ein jahreszeitlicher Einfluss bei Jungrinden ermittelt werden.

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

Die Aspergillose ist eine Erkrankung des Respirationstraktes bei Vögeln, vor allem in Gefangenschaft gehaltenen tropischen Papageien, Greifvögeln und Pinguinen. Itraconazol ist hierbei ein häufig eingesetztes Therapeutikum und wird in der Vogelmedizin per os verabreicht (JONES und OROSZ 2000; KELLER 2011). Es zeigten sich gute Wirksamkeiten und Resistenzlagen. Bei über 90 % der Aspergillus fumigatus Isolate aus Wild- und Hausvögeln konnte eine MHK von 0,5 µg/ml eruiert werden (BEERNAERT et al. 2009). Allerdings kam es nach oraler Gabe von Itraconazol zu einem verzögerten Wirkungseintritt sowie, vor allem bei Graupapageien, zu Nebenwirkungen (KRAUTWALD-JUNGHANNS 2011b; PSCHERER 1995). Um ausreichende Wirkspiegel in Lunge und Luftsäcken zu erreichen, ist die Verabreichung einer hohen oralen Dosis notwendig. Dies führt wiederum zu hohen systemischen Konzentrationen und somit zu hohen potenziellen Nebenwirkungen (LUMEIJ et al. 1995). Ein Ziel in der Verbesserung der Therapiemöglichkeiten der Aspergillose ist es daher, einen hohen lokalen Wirkspiegel mit gleichzeitig geringen systemischen Konzentrationen zu erreichen. Ein Ansatz besteht in der inhalativen Verabreichung von z. B. Nanosuspensionen, da hier das Medikament direkt in Lunge/Luftsäcke appliziert werden kann. Ziel dieser Arbeit war die Sammlung von ersten Daten über den Einsatz einer neuartigen Itraconazol-Nanosuspension zur Verabreichung per inhalationem an Tauben (Columba livia f. domestica). Hierzu wurden in einer ersten Studie pharmakokinetische Spiegel in Blut sowie Lungengewebe nach einmaliger Gabe zweier Konzentrationsstufen (1 % und 10 %) erfasst. In der zweiten Studie wurde die Verträglichkeit sowie die Pharmakokinetik nach 14 tägiger Inhalation der Suspension in den Dosierungsstufen 1 %, 4 % und 10 % evaluiert. In der ersten Studie wurden die Tauben in zwei Hauptgruppen sowie eine Placebogruppe randomisiert aufgeteilt und erhielten einmalig über 30 min die Itraconazol-Nanosuspension per inhalationem in den Dosierungsstufen 1 % und 10 % bzw. isotonische Natriumchlorid-Lösung. Keines der Tiere zeigte Nebenwirkungen, die in Zusammenhang mit der Medikation gestellt werden konnten. Zur Erstellung eines pharmakokinetischen Profils wurden Blutproben nach 1 h, 4 h, 24 h, 48 h, 72 h und 96 h sowie Lungengewebe von je vier Tauben nach der Euthanasie entnommen und darin die Itraconazol sowie die OH Itraconazol Konzentrationen bestimmt. Alle vorhandenen Werte zu einem gegebenen Zeitpunkt wurden gemittelt, woraus sich ein zusammengesetztes Profil ergab. Nach singulärer Verabreichung zeigten sich geringe systemische Spiegel mit einer Peak-Konzentration von 0,01 µg/ml Itraconazol 4 h post inhalationem bzw. 0,04 µg/ml OH-Itraconazol 24 h post inhalationem bei der 1%igen Nanosuspension und 0,065 µg/ml Itraconazol 24 h nach der Inhalation bzw. 0,365 µg/ml OH Itraconazol 24 h nach der Inhalation bei der 10%igen Dosierungsgruppe. In den Lungen konnten weitaus höhere Spiegel mit 9,1 µg/g Itraconazol und 0,223 µg/g OH Itraconazol 1 h post inhalationem bei der 1%igen Dosierungsgruppe bzw. 91,13 µg/g Itraconazol 1 h nach der Inhalation und 1,081 µg/g OH Itraconazol 4 h nach der Inhalation bei der 10%igen Dosierungsgruppe detektiert werden. Bei der zweiten Studie wurden die Tiere in drei Hauptgruppen sowie eine Placebogruppe randomisiert aufgeteilt und erhielten 14 Tage lang über je 30 min die Itraconazol-Nanosuspension per inhalationem in den Konzentrationen 1 %, 4 % und 10 % bzw. istotonische Natriumchlorid Lösung. Zur Abklärung der Verträglichkeit wurden die Tiere täglich adspektorisch, sowie alle sieben Tage ausführlich klinisch untersucht. Weiterhin wurden vor und nach der Inhalationsperiode detaillierte Blutuntersuchungen durchgeführt. Bei keiner der Untersuchungen konnten Unverträglichkeitsreaktionen auf das zu testende Medikament festgestellt werden. Auch nach 14 tägiger Gabe konnten im Plasma nur geringe Itraconazol-/OH Itraconazol-Konzentrationen gemessen werden. Aufgrund der teilweise sehr hohen Lungenspiegel (17,14 µg/g bei der 4%igen und 185 µg/g bei der 10%igen Nanosuspension je 24 h post inhalationem) und hohen Eliminationshalbwertszeiten (von über 40 h) sind jedoch hohe und langanhaltende Wirkspiegel am Infektionsort gegeben. Abschließend kann gesagt werden, dass die erlangten Daten über den Einsatz der neuartigen Itraconazol-Nanosuspension zur Verabreichung per inhalationem bei Tauben keine klinischen Nebenwirkungen erkennen ließen und sich ein effektives pharmakokinetisches Profil zeigte. Mit den hohen lokalen Lungenspiegeln nebst geringen systemischen Konzentrationen und somit geringen zu erwartende Nebenwirkungen erscheint das Medikament durchaus zum Einsatz gegen die Aspergillose bei Vögeln geeignet zu sein.

Einleitung: Masern, Mumps und Röteln sind weltweit verbreitete Kinderkrankheiten. Laut Zielvorgaben der World Health Organization (WHO) sollten bis 2015 die Masernviren eradiziert und die Inzidenzen für Mumps und Röteln deutlich vermindert sein. Trotz der beträchtlichen Senkung der Erkrankungszahlen nach der Einführung der jeweiligen Impfungen in den 1970 Jahren kommt es bis heute, sowohl national als auch international zu lokalen Ausbrüchen der Krankheiten. Dabei sind immer häufiger junge Erwachsene betroffen, deren Komplikationsrate bei allen drei Viruserkrankungen im Vergleich zu Kindern deutlich höher liegt. Dies erhöht die Brisanz im Falle eines Ausbruches und führt dazu, dass es auch heute noch in Deutschland vereinzelt zu Todesfällen im Fall von Masern kommt und auch dass nicht wenige Menschen an den Spätfolgen dieser drei impfpräventablen Erkrankungen leiden. Ziele der Untersuchungen: Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit war es, die Immunitätslage von 18 bis 29 jährigen Angestellten des Universitätsklinikums Leipzig gegen diese drei viralen Erreger zu bestimmen und im Kontext mit dem Impfstatus der Probanden zu stellen. Zudem sollte untersucht werden, ob auch heute noch die historischen Veränderungen der Impfregime durch die Wiedervereinigung und die Unterschiede bei den untersuchten sogenannten „Wendekindern“ nachgewiesen werden können. Des Weiteren sollten die Verlässlichkeit der diagnostischen Parameter über die Beurteilung des Immunstatus bewertet werden. Materialien und Methoden: Es standen insgesamt über 500 Serumproben zur näheren Auswertung zur Verfügung. Mittels ELISA-Test wurde die jeweils spezifische IgG-Konzentration gegen Masern, Mumps und Röteln ermittelt. Zudem wurden die virusspezifischen Aviditäten von IgG-Antikörpern bestimmt und durch die Anfertigung von Neutralisationstesten (NT) auch deren neutralisierende Wirkung untersucht. Von 326 Probanden wurde die Impfanamnese ermittelt und analysiert. Ergebnisse: Bei keiner der drei Viruserkrankungen wurde in der untersuchten Altersgruppe der 18-29 Jährigen die Seroprävalenz von 95% erreicht, welche notwendig ist, um nachhaltig eine Eindämmung der viralen Erreger in einer Population erreichen zu können. Der Immunstatus der untersuchten Probandengruppe fiel gegen Masern (90,5% IgG-positiv) am besten aus, gefolgt von dem Röteln- (87,1% IgG-positiv) und dem Mumps-Immunstatus (81,6% IgG-positiv). Eine Abnahme der Antikörperkonzentrationen in dem zeitlichen Verlauf nach einer Impfung konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden. Bei den vor mehr als 10 Jahren gegen das jeweilige Virus Geimpften sank der Anteil an Seropositiven um 7,4% (Masern und Röteln) bzw. 8,1% (Mumps) im Gegensatz zu den Probanden, die ihre letzte Impfung vor weniger als 10 Jahren erhalten hatten. Die unterschiedlich durchgeführten Impfregime vor und nach der Wiedervereinigung waren in der untersuchten Probandengruppe noch gut zu erkennen. Bei den Geburtsjahrgängen vor 1990 waren die Impfquoten um durchschnittlich 15% niedriger als bei den Jahrgängen ab 1990. Aufgrund der erhöhten Wildviruszirkulation vor 20 Jahren zeigten die älteren Jahrgänge dennoch einen ähnlich hohen Antikörperstatus, wie die Jüngeren. Auch die Auswertung der Aviditätsindices und der NT-Titer im zeitlichen Abstand zu der zuletzt erhaltenen Impfung ergab einen Hinweis auf die Boosterung der Immunität gegen den jeweiligen viralen Erreger durch den Kontakt der Probanden mit Wildvirus. Die Korrelation zwischen den diagnostischen Parametern IgG-Konzentration, Avidität und Neutralisationstiter ließen sich am besten bei den Masern- und den Rötelnwerten erkennen. Die Zusammenhänge bei Mumps waren im Vergleich zu den anderen beiden viralen Erregern gering. Die Abhängigkeit von der Impfanamnese konnte bei allen drei viralen Erregern nur bei den IgG-Konzentrationen festgestellt werden. Ein Zusammenhang zwischen Impfstatus und Höhe der Aviditätsindices bzw. Neutralisationstiter lag nicht vor. Schlussfolgerungen: Sowohl der Immun- als auch der Impfstatus der untersuchten jungen Erwachsenen (18 29 Jahre) ist für eine nachhaltige Eindämmung des Masern-, Mumps- und des Rötelnvirus nicht ausreichend. Die Bestimmung der IgG-Konzentration als Routinediagnostikum für die Erhebung eines Immunstatus ist bei allen drei Viren nur mit Einschränkungen geeignet. Die Durchführung von Neutralisationstesten, insbesondere gegen Mumps, ist Goldstandard für die Bestimmung einer Immunitätslage.:1. Einleitung 1 2. Literaturübersicht 4 2.1 Erkrankungsbilder Masern, Mumps und Röteln 4 2.1.1 Masern 4 2.1.2 Mumps 5 2.1.3 Röteln 5 2.2 Historie der Impfregime 6 2.2.1 Impfregime in der DDR und in der BRD vor 1990 6 2.2.2 Impfungen nach der Wiedervereinigung bis heute 7 2.2.3 Konzept „Gesundheit für alle“ der WHO 8 2.2.4 Impfstrategien in anderen Ländern 9 2.2.5 Impfmüdigkeit und Impfgegner 10 2.3 Epidemiologische Situation in Deutschland 12 2.3.1 Meldepflicht 12 2.3.2 Erkrankungszahlen und Inzidenzen 13 2.4 Fragestellung 20 3. Material und Methoden 21 Material 21 Methoden 28 3.1 Probenmaterial 28 3.2 Zellkultur 28 3.2.1 Zellkultivierung 28 3.2.2 Zellzahlbestimmung 29 3.2.3 Einfrieren und Auftauen von Zellen 30 3.2.4 Mykoplasmentest mittels DNA-Färbung 30 3.2.5 Mykoplasmennachweis mittels PCR 32 3.2.6 Gelelektrophorese 33 3.3 Stockvirus 34 3.3.1 Herstellung von Stockvirus 34 3.3.2 Titerbestimmung mittels Plaqueassay 35 3.3.3 Titerbestimmung mittels Endpunkttitration 36 3.4 IgG-ELISA 36 3.5 Aviditäts-Bestimmung 37 3.6 Neutralisationsteste 38 3.6.1 Masern Mikroneutralisationstest 38 3.6.2 Mumps Mikroneutralisationstest 39 3.6.3 Mumps Focus Reduktions-Neutralisationstest 39 3.6.4 Röteln Plaque Reduktions-Neutralisationstest 41 3.7 Statistische Auswertung 42 3.7.1 Erfassung von Korrelationen 42 3.7.2 Erfassung von statistischer Signifikanz 42 4. Ergebnisse 43 4.1 Destriktive Auswertung der verwendeten Serumproben 43 4.2 Immunstatus der untersuchten Probanden 44 4.2.1 Spezifische Antikörper-Konzentrationen gegen Masern, Mumps und Röteln 44 4.2.2 Spezifische Aviditätsindices gegen Masern, Mumps und Röteln 49 4.2.3 Neutralisierende Antiköper gegen Masern 52 4.2.4 Neutralisierende Antiköper gegen Mumps 54 4.2.5 Neutralisierende Antiköper gegen Röteln 58 4.3 Zusammenhänge der diagnostischen Parameter 59 4.3.1 Korrelationen zwischen IgG und Avidität 59 4.3.2 Korrelationen zwischen IgG und NT 61 4.3.3 Korrelationen zwischen Avidität und NT 63 4.4 Impfstatus 63 4.5 Zusammenhang Immunstatus und Impfanamnese 67 5. Diskussion 73 5.1 Unzureichender Serostatus der Probanden 73 5.2 Geschlechterunterschiede in der Immunitätsausbildung 75 5.3 Grenzwert-Diskussion 76 5.4 Zusammenhänge zwischen den diagnostischen Parametern 77 5.5 Unzureichende Impfquoten der Probanden 79 5.6 Waning-Effekt der Antiköper-Konzentrationen 80 5.7 Unterschiede in der Effektivität der Impfstämme 83 5.8 Wildviruskontakt versus Impfimmunität 85 6. Zusammenfassung 87 7. Summary 89 Literaturverzeichnis 91 Abbildungsverzeichnis 103 Tabellenverzeichnis 107 Danksagung 108 / Introduction: Measles, mumps and rubella are worldwide occurring childhood diseases. World Health Organization (WHO) declared the goal of measles eradication by 2015 and significant reduction of the incidence of mumps and rubella. Despite the substantial decrease after implementation of vaccination, there are still yearly outbreaks of the three infections on national and international level. At the same time, more often young adults are affected by all three viral diseases and their rate of complications is significantly higher than children. The explosive nature of the diseases leads to the fact that, even in Germany people die of measles. Further, more than a few people suffer from long-term effects of these diseases which could be prevented by vaccination. Aim of the research: The aim of the present project was to determine the immune status against the three viral diseases. Serum samples of 18 to 29 years-old employees of the Leipzig University Hospital were analyzed and connected with vaccination status. It was also determined if the historic changes of the vaccination politics in children of German reunification can still be demonstrated. Furthermore, the reliability of the diagnostic parameters, which is routinely taken for the evaluation of the immune status of a person, was considered. Material and Methods: More than 500 serum samples were available. The IgG concentration of mumps, measles and rubella was determined using routine ELISA assay. Furthermore, the specific antiviral IgG antibody avidity as well as their ability to neutralize viral infectivity (neutralization test) the vaccination history was recorded and analyzed. Results: The results show, that in none of the three diseases seroprevalence of >95% could be achieved which would be necessary for the sustainably containment of the viral pathogens in a population. In the examined cohort immunity against measles (90,5% IgG positive) was somewhat higher than against rubella (87,1% IgG positive) and mumps (81,6% IgG positive). A decrease in the antibody concentration could be demonstrated in the present paper when comparing the immune response in person with vaccination history of less than 10 years and those with last vaccination more than 10 years back. The seropositive rates decreased 7,4% (measles and rubella) or 8,1% (mumps). The different vaccination regimes before and after German reunification were still apparent. The vaccination rates from the birth cohort before 1990, was by an average of 15% lower than the cohorts from 1990. Due to the higher circulation of wild virus before 20 years ago, the older age groups had a similar status of antibodies than the younger group. Also, the analysis of the avidity and neutralization titer in the relationship of the period of time between the collection of data and the last obtained vaccination indicated booster of immunity by contact occult immunization (“stille Feiung”). The correlation between the diagnostic parameters, i.e. IgG concentration, avidity and neutralization assay, was best for measles and rubella. The relationships of mumps were lower than both the other viral pathogens. Only the IgG concentration from all three viruses correlated with the vaccination history. A relationship between the vaccination and the level of avidity or neutralization titers did not exist. Conclusion: The immune status and also the vaccination status from the investigated young adults (18 29 years) is not sufficient for the containment of measles, mumps and rubella. The determination of IgG concentration for surveillance of immunity all three viruses is of limited value. Particularly in case of mumps a neutralization assay appear indispensable.:1. Einleitung 1 2. Literaturübersicht 4 2.1 Erkrankungsbilder Masern, Mumps und Röteln 4 2.1.1 Masern 4 2.1.2 Mumps 5 2.1.3 Röteln 5 2.2 Historie der Impfregime 6 2.2.1 Impfregime in der DDR und in der BRD vor 1990 6 2.2.2 Impfungen nach der Wiedervereinigung bis heute 7 2.2.3 Konzept „Gesundheit für alle“ der WHO 8 2.2.4 Impfstrategien in anderen Ländern 9 2.2.5 Impfmüdigkeit und Impfgegner 10 2.3 Epidemiologische Situation in Deutschland 12 2.3.1 Meldepflicht 12 2.3.2 Erkrankungszahlen und Inzidenzen 13 2.4 Fragestellung 20 3. Material und Methoden 21 Material 21 Methoden 28 3.1 Probenmaterial 28 3.2 Zellkultur 28 3.2.1 Zellkultivierung 28 3.2.2 Zellzahlbestimmung 29 3.2.3 Einfrieren und Auftauen von Zellen 30 3.2.4 Mykoplasmentest mittels DNA-Färbung 30 3.2.5 Mykoplasmennachweis mittels PCR 32 3.2.6 Gelelektrophorese 33 3.3 Stockvirus 34 3.3.1 Herstellung von Stockvirus 34 3.3.2 Titerbestimmung mittels Plaqueassay 35 3.3.3 Titerbestimmung mittels Endpunkttitration 36 3.4 IgG-ELISA 36 3.5 Aviditäts-Bestimmung 37 3.6 Neutralisationsteste 38 3.6.1 Masern Mikroneutralisationstest 38 3.6.2 Mumps Mikroneutralisationstest 39 3.6.3 Mumps Focus Reduktions-Neutralisationstest 39 3.6.4 Röteln Plaque Reduktions-Neutralisationstest 41 3.7 Statistische Auswertung 42 3.7.1 Erfassung von Korrelationen 42 3.7.2 Erfassung von statistischer Signifikanz 42 4. Ergebnisse 43 4.1 Destriktive Auswertung der verwendeten Serumproben 43 4.2 Immunstatus der untersuchten Probanden 44 4.2.1 Spezifische Antikörper-Konzentrationen gegen Masern, Mumps und Röteln 44 4.2.2 Spezifische Aviditätsindices gegen Masern, Mumps und Röteln 49 4.2.3 Neutralisierende Antiköper gegen Masern 52 4.2.4 Neutralisierende Antiköper gegen Mumps 54 4.2.5 Neutralisierende Antiköper gegen Röteln 58 4.3 Zusammenhänge der diagnostischen Parameter 59 4.3.1 Korrelationen zwischen IgG und Avidität 59 4.3.2 Korrelationen zwischen IgG und NT 61 4.3.3 Korrelationen zwischen Avidität und NT 63 4.4 Impfstatus 63 4.5 Zusammenhang Immunstatus und Impfanamnese 67 5. Diskussion 73 5.1 Unzureichender Serostatus der Probanden 73 5.2 Geschlechterunterschiede in der Immunitätsausbildung 75 5.3 Grenzwert-Diskussion 76 5.4 Zusammenhänge zwischen den diagnostischen Parametern 77 5.5 Unzureichende Impfquoten der Probanden 79 5.6 Waning-Effekt der Antiköper-Konzentrationen 80 5.7 Unterschiede in der Effektivität der Impfstämme 83 5.8 Wildviruskontakt versus Impfimmunität 85 6. Zusammenfassung 87 7. Summary 89 Literaturverzeichnis 91 Abbildungsverzeichnis 103 Tabellenverzeichnis 107 Danksagung 108

Ziel dieser Studie war die Etablierung einer Kokultur aus equinen endometrialen Epithel- und Stromazellen. Nach der erfolgreichen Umsetzung des Kokulturmodells sollte im weiteren Versuchsablauf durch die Zugabe von 17β-Östradiol (E2) und/oder Progesteron (P4) zum Nährmedium der Einfluss der Hormone auf die Zellen untersucht werden. Neben einer lichtmikroskopischen Auswertung der zytomorphologischen Charakteristika beider Zellarten sollte die Expression der Steroidhormonrezeptoren Östrogenrezeptor α und Progesteronre-zeptor sowie der uterinen Proteine Uteroglobin und CalbindinD9k immunzytologisch überprüft werden. Für die Etablierung der Kokultur wurden Endometriumproben von lebenden (n = 5) sowie frischtoten (n = 4) Stuten gewonnen. Eine jeweils parallel entnommene Gewebeprobe von jedem Tier wurde in Formalin fixiert und diente als Referenzmaterial (in situ). Auf die Zelliso-lierung (mechanisch und enzymatisch) folgte die Separation von Epithel- und Stromazellen (EZ/SZ) mittels Filtration, Dichtegradientenzentrifugation und Differenzialadhärenz. An-schließend wurden die EZ auf die Außenseite von Millicell®-Membraneinsätzen aufgebracht. Nach zwei Tagen erfolgte das Einsäen der bis zu diesem Zeitpunkt separat kultivierten SZ auf die Innenseite der Membranen. Als Nährmedium diente ein Gemisch aus DMEM und Ham’s F-12, wobei diesem 2,5 % fötales Kälberserum sowie verschiedene Additive zugesetzt wurden. Ab Kulturtag 4 wurden dem Medium definierte Konzentrationen und Kombinationen von E2 und P4 zugesetzt. Die Kultivierung erfolgte bei einem CO2-Partialdruck von 5 % in 37 °C warmer wasserdampfgesättigter Raumluft. Mit der polarisationsmikroskopisch er-fassbaren Ausbildung durchgehender Zellrasen („scheinbare Konfluenz“) wurden die Kokul-turen in Formalin fixiert und für die Lichtmikroskopie aufgearbeitet. Das Ausgangsgewebe zeigte mehrheitlich eine sekretorische Funktionsmorphologie (n = 6). Einzelne Endometrien befanden sich in einem Übergangsstadium von der Sekretions- zur Proliferationsphase (n = 1), bzw. vice versa (n = 1) oder wiesen eine irregulär proliferative Differenzierung (n = 1) auf. Im Rahmen der Kokultivierung bildeten die EZ innerhalb der Schnittebene vier und die SZ drei verschiedene morphologische Zelltypen aus. Dabei traten rundovale bis polygonale EZ (Typ 1) selten bis gelegentlich, spindelförmige EZ (Typ 2) gelegentlich bis häufig und iso-prismatische (Typ 3) sowie mehrschichtig wachsende EZ (Typ M) jeweils selten auf. Die SZ zeigten innerhalb der Schnittebene selten eine rundovale bis polygonale Zellform (Typ 1), sehr häufig eine spindelförmige Morphologie (Typ 2) und selten ein mehrschichtiges Wachstum (Typ M). Ein Zusammenhang zwischen der endometrialen Funktionsmorphologie zum Zeitpunkt der Zellisolierung oder dem Hormonzusatz und der Häufigkeitsverteilung der Zell-typen sowie der Wachstumsgeschwindigkeit der kultivierten Zellen war nicht offensichtlich. Zytokeratin 19 wurde stets von EZ exprimiert, während es auf Seiten der SZ nur sporadisch in maximal 5 % der Zellen im Bereich mehrschichtig wachsender Zellrasen auftrat. Die Stero-idhormonrezeptoren konnten lediglich in einzelnen Kokulturen aus sekretorisch differenzier-tem Ausgangsgewebe detektiert werden. Uteroglobin wurde in vitro mit einer variablen Häufigkeit in den EZ-Typen exprimiert. Während ein übergreifender Zusammenhang zur hormonellen Supplementierung nicht abgeleitet werden konnte, wurde jedoch ersichtlich, dass im Bereich einschichtig wachsender EZ in Ansätzen aus sekretorisch differenzierten Endometrien unter niedrigen Hormondosen (Zusatz von entweder nur E2 oder nur P4) im Median häufiger Uteroglobin exprimiert wurde. Mit zunehmender Hormonkonzentration im Medium nahm der Anteil immunopositiver Zellen (Typen 1, 2 und 3) deutlich ab. Innerhalb der Stromazellpopulation wurde Uteroglobin selten und ausschließlich in Zellen aus sekretorisch differenziertem Ausgangsmaterial nachgewiesen. CalbindinD9k wurde in vitro vornehmlich intrazytoplasmatisch und sehr vereinzelt intranukleär exprimiert. Insgesamt konnte das Protein in vitro stets in wenigen Typ-1-EZ, sehr selten in Typ-2-EZ und in einer geringen bis mäßigen Anzahl von Typ-3- und Typ-M-EZ beobachtet werden. Innerhalb der Stromazellpo-pulation trat CalbindinD9k ausschließlich in einer geringen (Endometrien aus dem Östrus) bis mäßigen (Endometrien aus dem Interöstrus) Anzahl der Typ-2- und wenigen Typ-M-SZ auf. Insgesamt wurden keine deutlichen Einflüsse der endometrialen Funktionsmorphologie zum Zeitpunkt der Zellisolierung und/oder der hormonellen Supplementierung in vitro auf die im-munzytologischen Charakteristika der kokultivierten Zellen ersichtlich. Abschließend betrachtet, konnte ein Kokultursystem equiner endometrialer Epithel- und Stromazellen erfolgreich etabliert und charakterisiert werden. Es bietet dabei, trotz der z. T. fehlenden Kongruenz zu den Gegebenheiten in situ, Ansätze für potenzielle Folgearbeiten, insbesondere hinsichtlich der Erfassung interzellulärer Wechselwirkungen sowie bezüglich der Vermittlung und Wirkung hormoneller Einflüsse auf zellulärer Ebene. / The aim of the present study was the establishment of a coculture system of equine endome-trial epithelial and stromal cells. Subsequent to the successful development of the coculture model the culture medium should be supplemented with 17β-estradiol (E2) and/or progester-one (P4) in order to study the influence of the hormones on the cellular level. In addition to the examination of cytomorphological characteristics of both cell types via light microscopy, the expression of the steroid hormone receptors (estrogen receptor α and progesterone receptor) as well as of the uterine proteins Uteroglobin and CalbindinD9k was investigated. For the establishment of the coculture system endometrial samples were obtained from living (n = 5) as well as freshly deceased mares (n = 4). A simultaneously taken tissue specimen of each animal was fixed in formalin and served as in situ reference material. After an initial mechanical and enzymatical isolation the epithelial and stromal cells (EC/SC) were separat-ed via filtration, density gradient centrifugation and differential adhesion. Subsequently, the EC were applied to the outer surface of Millicell® inserts. The SC were cultivated separately for 2 days before they were seeded onto the inner surface of the same insert. The culture medium used was comprised of a DMEM and Ham‘s F-12 basis as well as 2.5 % foetal calf serum and different additives. Starting on day 4 of cultivation the standardised medium was supplemented with different concentrations and combinations of E2 and P4. Throughout the study the cultures were kept in a humidified atmosphere of 37°C and a 5 % partial pressure of carbon dioxide. Once the cocultures formed continuous cell layers, as determined via a polarisation microscope (“apparent confluency”), the membranes were fixed in formalin and routinely processed for light microscopical evaluation. The initial tissue samples predominantly showed a secretory functional morphology (n = 6), while single specimens were obtained during the transition from the secretory to the prolifera-tive phase (n = 1) or vice versa (n = 1). One endometrial sample exhibited an irregular proli-ferative differentiation. In the course of cocultivation the EC formed 4 and the SC 3 different cellular morphologies within the section plane. EC with a round-oval to polygonal cell form (type 1) were rarely to occasionally encountered, while spindle-shaped EC (type 2) were occasionally to frequently seen and EC with a cuboidal morphology (type 3) as well as such cells growing in stratified layers (type M) were only infrequently detected. The SC only rarely showed a round-oval to polygonal cell form (type 1) or areas of a stratified cell growth (type M), whereas spindle-shaped SC (type 2) were observed very often. A correlation of the endometrial functional morphology at the time of cell isolation or the hormonal supplementation and the frequency distribution of the cell types as well as the growth rate of the cultivated cells was not evident. The EC always expressed Cytokeratin 19, while on the side of the SC only up to 5 % of the cells in areas of stratified cell growth exhibited this filament. Solely in individual cocultures from secretory differentiated endometrial tissue the steroid hormone receptors could be de-tected. Uteroglobin was expressed in vitro in EC with a variable frequency. An overall corre-lation of the hormonal supplementation and the Uteroglobin expression could not be derived. However, under low hormone doses (only E2 or only P4 supplement) Uteroglobin was detect-ed in EC in areas of single-layered cell growth more often (median value). With an increase in hormone concentration the amount of immunopositive cells (types 1, 2 and 3) diminished noticeably. In SC the protein could only rarely be seen and exclusively in cells from endome-tria with a secretory functional morphology. In vitro CalbindinD9k was predominantly detected intracytoplasmatically, while single cells showed an additional intranuclear expression. Alto-gether, CalbindinD9k could always be observed in a few type-1-EC, rarely in type-2-EC and with a variable frequency in small to moderate numbers of type-3- and type-M-EC. In SC the protein was exclusively expressed in a small (endometrial samples form the oestrous phase) to moderate (endometrial tissue from the interoestrous phase) number of type-2-SC and a few type-M-SC. Generally, no distinct influence of the endometrial functional morphology at the time of tissue sampling and/or of the hormonal supplementation in vitro on the immuno-cytochemical characteristics of the cocultured cells could be observed. In summary, a coculture system of primary equine endometrial epithelial and stromal cells was successfully established and characterised. Despite of the partly absent congruence to the in situ conditions/prerequisites, the present study offers a basic approach and scaffold for further investigations, particularly regarding the ascertainment of intercellular dependencies or the mediation and effectiveness of hormonal influences on the cellular level.

Einleitung: Bei Milchkühen häufen sich Erkrankungen in der Frühlaktation. Sie gehören zu den wichtigsten Ursachen frühzeitiger Merzung und damit der aktuell unbefriedigenden Nutzungsdauer. Ziele der Untersuchungen: Ziel dieser Arbeit war es, den Stoffwechsel von Milchkühen in der kritischen Übergangszeit vom Trockenstehen zur Laktation (Transitphase) durch drei verschiedene prophylaktische Maßnahmen zu stabilisieren: mittels Huminsäuren Belastungen aus dem Darm einschließlich Endotoxinen zu mindern, mit einem Ammoniumpropionat-Propylenglykol- Gemisch die Energieversorgung zu verbessern sowie mit Dexamethason-21-isonicotinat die Stoffwechselfunktion der Leber zu fördern sowie gleichzeitig Entzündungsprozesse infolge der Kalbung zu hemmen. Materialien und Methoden: Die Untersuchungen wurden in einem sächsischen Bestand an 312 Kühen der Rasse „Holstein Friesian“ randomisiert innerhalb eines Jahres durchgeführt. An jeweils 78 Kühe wurden 300 ml Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch(C3) täglich vom 14. Tag ante partum (a.p.) bis zum 14. Tag post partum (p.p.) oral verabreicht; ebenfalls oral wurden 100 g Huminsäure-Fertigpräparat (HS-FP) bzw. 50 g Huminsäuren-Rohstoff (HS-RS) im selben Zeitraum appliziert, und Dexamethason-21-isonicotinat (DEXA21) wurde einmalig am 1. Tag p.p. intramuskulär in der Dosierung 0,02 mg/kg Körpermasse verabreicht. 78 unbehandelte Kühe dienten als Kontrollgruppe. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf Gesundheit, Leistung und Stoffwechsel wurden durch klinische Untersuchungen, durch Blutkontrollen am 14. Tag a.p., am 3. und 28. Tag p.p. (Leukozyten, freie Fettsäuren [FFS], Bilirubin, ß-0H-Butyrat[BHB], Glucose, Cholesterol, Creatinkinase [CK], Aspartat-Amino-Transferase [ASAT], Glutamat-Dehydrogenase [GLDH], gamma-Glutaryl-Transferase [GGT], Protein, Albumin, Mg, Fe, Ca, anorganisches Phosphat [Pi], Na, K) sowie durch die Erfassung von Gesundheitsstatus, Milchleistung und Fruchtbarkeit zu bestimmten Zeitpunkten geprüft. Ergebnisse: Die verschiedenen prophylaktischen Maßnahmen hatten keinen signifikanten Einfluss auf Fruchtbarkeits- und Gesundheitsparameter. Bei den absoluten und fettkorrigierten Milchmengen konnten ebenfalls keine statistisch gesicherten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen und der Kontrollgruppe festgestellt werden. Der Milcheiweißgehalt von C3 28 d p.p. sowie der Milchfettgehalt von DEXA21 und C3 100 d p.p. waren signifikant erhöht. Die Ergebnisse der Blutuntersuchungen ergaben hauptsächlich am 3., aber auch am 28. Tag p.p. gesicherte Unterschiede bei wichtigen Stoffwechselparametern wie Glucose, Cholesterol, Bilirubin, Protein, Albumin, Ca, Fe und CK. Die einmalige Gabe von Dexamethason-21-isonicotinat am 1. Tag p.p. hatte den besten Einfluss auf den Leber- und Energiestoffwechsel. In dieser Gruppe waren am 3. Tag p.p. die Glucose-, Bilirubin-, Cholesterol-, Protein, Ca- und Fe-Konzentrationen sowohl gegenüber der KG wie auch gegenüber allen anderen Versuchsgruppen signifikant günstiger. Für die Albumin- und Na-Konzentrationen sowie die CK-Aktivität traf das gegenüber der Kontroll- sowie der C3-Gruppe zu. Der Einsatz der Wirkstoffe mit HS-RS, HS-FP sowie C3 führte ebenfalls zu positiven Effekten auf die Leistung und den Stoffwechsel gegenüber der Kontrollgruppe, jedoch ließen sich diese nur in wenigen Fällen statistisch sichern. Schlussfolgerungen: Die Applikation von Dexamethason-21-isonicotinat einen Tag p.p. stabilisiert signifikant den Stoffwechsel von Kühen nach dem Partus. Gleichartige Effekte auf Milch- und Fruchtbarkeitsleitung sowie die Morbidität konnten nicht gesichert nachgewiesen werden. Für Huminsäure-Rohstoff, Huminsäure-Fertigpräparat sowie Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch waren solche Effekte tendenziell erkennbar, statistisch aber nicht zu sichern. Auch wenn besonders mit Dexamethason-21-isonicotinat der Stoffwechsel in Belastungssituationen kurzfristig stabilisiert werden kann, müssen generell Haltung und Fütterung analysiert sowie Mängel beseitigt werden.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis .I Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung .......................................................................................... 1 2 Literaturübersicht ............................................................................. 3 2.1 Stoffwechsel der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ....................... 3 2.2 Bovine Ketose .................................................................................... 5 2.3 Fettmobilisationssyndrom ................................................................... 7 2.4 Möglichkeiten der Stabilisierung des Stoffwechsels der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ...................................................................... 9 2.4.1 Allgemeines zur Stoffwechselstabilisierung ........................................ 9 2.4.2 Energiereiche C3-Verbindungen ...................................................... 11 2.4.2.1 Propionat .......................................................................................... 12 2.4.2.2 Propylenglykol .................................................................................. 14 2.4.2.3 Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch ................................ 15 2.4.3 Huminsäuren .................................................................................... 16 2.4.3.1 Einsatz, Vorkommen, Aufbau ........................................................... 16 2.4.3.2 Effekte .............................................................................................. 16 2.4.3.3 Wirkungsweise im Organismus ........................................................ 17 2.4.3.4 Anwendungen in der Veterinärmedizin ............................................. 18 2.4.3.5 Huminsäurenpräparate ..................................................................... 20 2.4.4 Glukokortikoide................................................................................. 21 2.4.4.1 Aufbau .............................................................................................. 21 2.4.4.2 Wirkungsweise ................................................................................. 21 2.4.4.3 Effekte .............................................................................................. 22 2.4.4.4 Dexamethason-21-isonicotinat ......................................................... 25 3 Tiere, Material und Methoden ........................................................ 27 3.1 Untersuchte Tiere, Betrieb, Fütterung .............................................. 27 3.2 Versuchsanordnung, Gruppeneinteilung .......................................... 28 3.3 Entnahme, Aufbereitung und Aufbewahrung der Blutproben ........... 30 3.4 Bestimmung der Blutparameter, Referenzbereiche ......................... 31 3.4.1 Bestimmung der Leistungs-, Gesundheits- und Fruchtbarkeitsparameter .................................................................. 33 3.5 Statistische Prüfung der ermittelten Daten ....................................... 35 4 Ergebnisse ...................................................................................... 36 4.1 Methodische Aspekte ....................................................................... 36 4.1.1 Wertung der Untersuchungsergebnisse kranker und selektierter Kühe ................................................................................................ 36 4.1.2 Akzeptanz der verabreichten Futterzusatzstoffe .............................. 37 4.2 Klinische Befunde ............................................................................. 38 4.3 Leistungsparameter .......................................................................... 41 4.3.1 Milchleistung .................................................................................... 41 4.3.2 Fruchtbarkeit .................................................................................... 44 4.4 Labordiagnostische Parameter......................................................... 45 4.4.1 Energie-Fett-Leberstoffwechsel ....................................................... 45 4.4.1.1 Glucose ............................................................................................ 45 4.4.1.2 Cholesterol ....................................................................................... 47 4.4.1.3 Bilirubin ............................................................................................ 48 4.4.1.4 Beta-Hydroxy-Butyrat ....................................................................... 49 4.4.1.5 Freie Fettsäuren ............................................................................... 50 4.4.1.6 Aspartat-Amino-Transferase ............................................................ 51 4.4.1.7 Gamma-Glutamyl-Transferase ......................................................... 52 4.4.1.8 Glutamat-Dehydrogenase ................................................................ 53 4.4.2 Eiweißstoffwechsel ........................................................................... 54 4.4.2.1 Gesamtprotein .................................................................................. 54 4.4.2.2 Albumin ............................................................................................ 55 4.4.3 Mineralstoff- und Spurenelementstoffwechsel .................................. 56 4.4.3.1 Natrium ............................................................................................. 56 4.4.3.2 Kalium .............................................................................................. 57 4.4.3.3 Calcium ............................................................................................ 58 4.4.3.4 anorganisches Phosphat .................................................................. 59 4.4.3.5 Magnesium ....................................................................................... 60 4.4.3.6 Eisen ................................................................................................ 61 4.4.4 Muskelstoffwechsel .......................................................................... 62 4.4.4.1 Kreatinkinase ................................................................................... 62 4.4.5 Leukozyten ....................................................................................... 63 5 Diskussion ...................................................................................... 64 5.1 Klinische Parameter ......................................................................... 64 5.1.1 Morbidität ......................................................................................... 64 5.1.2 Milchleistung .................................................................................... 67 5.1.3 Fruchtbarkeit .................................................................................... 70 5.2 Klinisch-chemische Parameter, Stoffwechsel ................................... 71 5.2.1 Wirkung von Huminsäuren auf den Stoffwechsel ............................. 71 5.2.2 Wirkung einer energiereichen C3-Verbindung auf den Stoffwechsel 71 5.2.3 Wirkung von Dexamethason-21-isonicotinat auf den Stoffwechsel .. 74 6 Zusammenfassung ......................................................................... 83 7 Summary ......................................................................................... 85 8 Literaturverzeichnis ....................................................................... 87 / Problem: In dairy cattle diseases are common in early lactation. They are among the main causes of early culling and the current unsatisfactory productive life. Objective: The aim of this work was to stabilize metabolism of dairy cows in the critical transition period from standing dry to lactation by three different prophylactic applications: using humic acids to minimize strain from the gut including endotoxins, using ammonium propionate mixed with propylene glycol to improve energy supply and dexamethasone-21-isonicotinate to promote metabolic function of the liver and at the same time to inhibit inflammatory processes following parturition. Experimental design: The studies were performed in a Saxon dairy farm on 312 cows of the „Holstein Friesian\" breed, randomly performed within one year. 78 cows were administered orally 300 ml ammonium propionate mixed with propylene glycol (C3) daily from 14 days before parturition (a.p.) to 14 days after parturition (p.p.), another 78 cows 100 g of a humic acid drug (HS-FP) or 50 g of humic acid raw material (HS-RS) were administered orally in the same period and dexamethasone-21-isonicotinate (DEXA21) was applied intramuscularly to another 78 cows on the first day p.p. in a dose of 0.02 mg/kg body weight. 78 untreated cows were used as control group. The impact of these administrations on health, performance and metabolism has been measured by clinical examinations and blood tests on 14. day a.p., on 3. and 28. day p.p. (Leukocytes, free fatty acids [ FFS ], bilirubin, beta-0H-butyrate [BHB] , glucose, cholesterol, creatine kinase [CK], aspartate aminotransferase [AST], glutamate dehydrogenase [GLDH], gamma glutaryl transferase [GGT], protein, albumin, Mg, Fe, Ca, inorganic phosphate [Pi] , Na, K) and was verified by detection of health status, milk yield and fertility. Results: The different prophylactic administrations had no significant effect on fertility and health parameters. The absolute and fat- corrected milk yields also showed no statistically reliable differences between experimental groups and control group. Milk protein content in C3 28 days p.p. and milk fat content in DEXA21 and C3 100 days p.p. were significantly increased. Blood control results showed mainly on 3. and 28. day p.p. important differences in metabolic parameters, such as glucose, cholesterol, bilirubin, protein, albumin, Ca, Fe and CK, which are statistically secured. A single dose of dexamethasone-21- isonicotinate on first day p.p. had the best effect on liver and energy metabolism. Three days p.p. glucose, bilirubin, cholesterol, protein, Ca and Fe concentrations performed significantly better in DEXA21 group compared both to control group and all other treatment groups. For albumin and Na concentrations and CK activity that was true with respect to control and C3 group. The use of a humic acid drug, humic acid raw material and ammonium propionate mixed with propylene glycol had positive impact on performance and metabolism compared with control group too, but could be statistically secured in only a few cases. Conclusions: The application of dexamethasone-21-isonicotinate at the first day p.p. significantly stabilizes metabolism in cows after parturition. Similar effects on milk yield and fertility as well as morbidity could not be observed. For humic acid drug, humic acid raw material and ammonium propionate mixed with propylene glycol such effects tended to be recognizable, but cannot be statistically secured. Metabolism can be stabilized in short term stress situations with dexamethasone-21-isonicotinate, general care and feeding must be analyzed and deficiencies have to be eliminated.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis .I Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung .......................................................................................... 1 2 Literaturübersicht ............................................................................. 3 2.1 Stoffwechsel der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ....................... 3 2.2 Bovine Ketose .................................................................................... 5 2.3 Fettmobilisationssyndrom ................................................................... 7 2.4 Möglichkeiten der Stabilisierung des Stoffwechsels der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ...................................................................... 9 2.4.1 Allgemeines zur Stoffwechselstabilisierung ........................................ 9 2.4.2 Energiereiche C3-Verbindungen ...................................................... 11 2.4.2.1 Propionat .......................................................................................... 12 2.4.2.2 Propylenglykol .................................................................................. 14 2.4.2.3 Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch ................................ 15 2.4.3 Huminsäuren .................................................................................... 16 2.4.3.1 Einsatz, Vorkommen, Aufbau ........................................................... 16 2.4.3.2 Effekte .............................................................................................. 16 2.4.3.3 Wirkungsweise im Organismus ........................................................ 17 2.4.3.4 Anwendungen in der Veterinärmedizin ............................................. 18 2.4.3.5 Huminsäurenpräparate ..................................................................... 20 2.4.4 Glukokortikoide................................................................................. 21 2.4.4.1 Aufbau .............................................................................................. 21 2.4.4.2 Wirkungsweise ................................................................................. 21 2.4.4.3 Effekte .............................................................................................. 22 2.4.4.4 Dexamethason-21-isonicotinat ......................................................... 25 3 Tiere, Material und Methoden ........................................................ 27 3.1 Untersuchte Tiere, Betrieb, Fütterung .............................................. 27 3.2 Versuchsanordnung, Gruppeneinteilung .......................................... 28 3.3 Entnahme, Aufbereitung und Aufbewahrung der Blutproben ........... 30 3.4 Bestimmung der Blutparameter, Referenzbereiche ......................... 31 3.4.1 Bestimmung der Leistungs-, Gesundheits- und Fruchtbarkeitsparameter .................................................................. 33 3.5 Statistische Prüfung der ermittelten Daten ....................................... 35 4 Ergebnisse ...................................................................................... 36 4.1 Methodische Aspekte ....................................................................... 36 4.1.1 Wertung der Untersuchungsergebnisse kranker und selektierter Kühe ................................................................................................ 36 4.1.2 Akzeptanz der verabreichten Futterzusatzstoffe .............................. 37 4.2 Klinische Befunde ............................................................................. 38 4.3 Leistungsparameter .......................................................................... 41 4.3.1 Milchleistung .................................................................................... 41 4.3.2 Fruchtbarkeit .................................................................................... 44 4.4 Labordiagnostische Parameter......................................................... 45 4.4.1 Energie-Fett-Leberstoffwechsel ....................................................... 45 4.4.1.1 Glucose ............................................................................................ 45 4.4.1.2 Cholesterol ....................................................................................... 47 4.4.1.3 Bilirubin ............................................................................................ 48 4.4.1.4 Beta-Hydroxy-Butyrat ....................................................................... 49 4.4.1.5 Freie Fettsäuren ............................................................................... 50 4.4.1.6 Aspartat-Amino-Transferase ............................................................ 51 4.4.1.7 Gamma-Glutamyl-Transferase ......................................................... 52 4.4.1.8 Glutamat-Dehydrogenase ................................................................ 53 4.4.2 Eiweißstoffwechsel ........................................................................... 54 4.4.2.1 Gesamtprotein .................................................................................. 54 4.4.2.2 Albumin ............................................................................................ 55 4.4.3 Mineralstoff- und Spurenelementstoffwechsel .................................. 56 4.4.3.1 Natrium ............................................................................................. 56 4.4.3.2 Kalium .............................................................................................. 57 4.4.3.3 Calcium ............................................................................................ 58 4.4.3.4 anorganisches Phosphat .................................................................. 59 4.4.3.5 Magnesium ....................................................................................... 60 4.4.3.6 Eisen ................................................................................................ 61 4.4.4 Muskelstoffwechsel .......................................................................... 62 4.4.4.1 Kreatinkinase ................................................................................... 62 4.4.5 Leukozyten ....................................................................................... 63 5 Diskussion ...................................................................................... 64 5.1 Klinische Parameter ......................................................................... 64 5.1.1 Morbidität ......................................................................................... 64 5.1.2 Milchleistung .................................................................................... 67 5.1.3 Fruchtbarkeit .................................................................................... 70 5.2 Klinisch-chemische Parameter, Stoffwechsel ................................... 71 5.2.1 Wirkung von Huminsäuren auf den Stoffwechsel ............................. 71 5.2.2 Wirkung einer energiereichen C3-Verbindung auf den Stoffwechsel 71 5.2.3 Wirkung von Dexamethason-21-isonicotinat auf den Stoffwechsel .. 74 6 Zusammenfassung ......................................................................... 83 7 Summary ......................................................................................... 85 8 Literaturverzeichnis ....................................................................... 87

Einleitung: Monocarboxylattransporter (MCT) 1 & 4 sind in zahlreichen Geweben als Kotransporter für Monocarboxylate und Protonen beschrieben. Auch im Pansenepithel werden MCT benötigt, um kurzkettige Fettsäuren (SCFA) aus dem Pansenlumen in die Pansenepithelzelle aufzunehmen (MCT4) und um SCFA und deren Metabolite aus der Pansenepithelzelle in das Blut auszuschleusen (MCT1). Die transepitheliale Permeation von SCFA über die Pansenwand ist von enormer Bedeutung, da sie die wichtigste Energiequelle der Wiederkäuer darstellen. Die beteiligten Transportprozesse müssen dementsprechend einer Anpassung an variierende Mengen von SCFA unterliegen. Bisherige Studien bei anderen Spezies deuten auf eine Regulation des MCT1 auf mRNA Ebene über den Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptor α (PPARα) hin. Ziele der Untersuchung: Das Ziel dieser Arbeit war herauszufinden, ob MCT1 in ovinen Pansenepithelzellen über PPARα reguliert wird und ob auch MCT4 dieser Regulation unterliegt. Eine gleichzeitige Regulation beider Transporter läge nahe, da sie gemeinsam an der transepithelialen Permeation beteiligt sind. Die Auswirkungen solch einer Regulation auf die Proteinexpression und die Transportleistung der MCT sollte charakterisiert werden. Ebenfalls war das Potenzial der bei erhöhter Kraftfutterfütterung vermehrt anfallenden SCFA Butyrat auf die MCT1 Expression zu untersuchen. Material & Methoden: Aus dem Vorhof von Schafen wurden Pansenepithelzellen gewonnen und entsprechend einer bereits etablierten Methode kultiviert. Nach einer Subkultivierung wurden die Zellen immunzytochemisch mit Antikörpern gegen MCT1, MCT4 und Na+/K+-ATPase untersucht, um deren Lokalisation in den kultivierten Pansenepithelzellen zu bestimmen. Weiterhin erfolgte eine Behandlung mit WY 14.643, einem spezifischen, synthetischen PPARα Agonisten, sowie mit GW 6471, einem Antagonisten des PPARα. Mittels qPCR wurden die relativen mRNA Mengen von MCT1, MCT4, ACO, CPT1A und CACT bestimmt und auf die Referenzgene GAPDH und Na+/K+-ATPase normalisiert. Die Proteinexpression von MCT1 und MCT4 wurde mittels Western Blot bestimmt. Zur funktionellen Quantifizierung wurde der intrazelluläre pH-Wert der Zellen mittels Spektrofluorometrie gemessen und der laktatabhängige Protonentransport als Vergleichswert zwischen den Behandlungen genutzt. Um den MCT-abhängigen Teil des Transportes zu bestimmen, wurde ein spezifischer MCT1 & 4 Inhibitor, die p-Hydroxymercuribenzensulfonsäure (pHMB) eingesetzt. Die Zellen wurden mit Butyrat über einen Zeitraum von 6 und 48 h induziert. Die Erfassung der MCT1 Expression erfolgte mittels semiquantitativer PCR. Ergebnisse: MCT1 & 4 sind sowohl in der Zellmembran als auch intrazellulär in den Pansenepithelzellen lokalisiert. Die mRNA Expressionsdaten konnten zeigen, dass MCT1 und die PPARα Zielgene durch WY 14.643 hochreguliert werden konnten, wohingegen die MCT4 Expression keine eindeutige Antwort auf die Stimulation zeigt. Die Behandlung mit den Antagonisten zeigt eine Abhängigkeit der MCT1 Expression von PPARα, die MCT4 Expression konnte dagegen nicht beeinflusst werden. Mittels pHMB gelang es, den laktatabhängigen Protonenexport fast vollständig zu blocken. Sowohl laktatabhängiger Protonenexport als auch die Proteinexpression zeigten keine Änderung durch WY 14.643 Stimulation. Die Butyratexposition veränderte die Morphologie der Pansenepithelzellen und schien nicht geeignet für Untersuchungen der mRNA Expression zu sein. Schlussfolgerungen: Es konnte in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass MCT1 in Pansenepithelzellen über PPARα reguliert wird, nicht aber MCT4. PPARα scheint demnach einer der entscheidenden Angriffspunkte für die Regulation des SCFA Transportes zu sein, dessen natürliche Liganden im Pansen aber noch nicht bekannt sind. Damit legt diese Arbeit den Grundstein für regulative Studien am intakten Pansenepithel. / Introduction: Monocarboxylate transporters (MCT) 1 & 4 are cotransporters of monocarboxylates and protons in a variety of mammalian cell types. In the ruminal epithelium MCT are necessary to transport short-chain fatty acids (SCFA) from the lumen into the ruminal epithelial cell (MCT4) and to discharge SCFA and their metabolites from the cell into the blood (MCT1). Transepithelial permeation of SCFA is of great importance, because they are the main source of energy for ruminants. The regulation of appropriate transport proteins should thus be subject to the adaptation to varying SCFA amounts. Previous studies in other species suggested that gene expression of MCT1 is regulated by peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα), a ligand-activated nuclear receptor. Aims: The aim of the study was to examine if MCT1 in ruminal epithelial cells is regulated by PPARα and furthermore if MCT4 can be regulated by PPARα, as well. A simultaneous regulation seems likely, because both are acting jointly in the transepithelial transporting of SCFA. The implications of such a regulation on protein expression and transport capacity of MCT should be characterized. The effect of butyrate, a SCFA which increases under concentrate feeding, on MCT1 expression was determined. Materials & Methods: Ruminal epithelial cells of sheep were cultivated according to methods previously established. After subcultivation, immunocytochemistry with antibodies against MCT1, MCT4 and Na+/K+-ATPase was performed to determine their localization in ruminal epithelial cells. For studying the influence of PPARα, WY 14.643, a synthetic and selective ligand of PPARα, and GW 6471, a synthetic antagonist of PPARα, were applied to the culture medium of the cells. After processing the specimens, the relative amount of mRNA of MCT1, MCT4 and the target genes ACO, CPT1A and CACT were analyzed by qPCR and normalized on the reference genes GAPDH and Na+/K+-ATPase. Protein abundance of MCT1 & 4 was measured by using the Western Blot method. Functional quantification was measured by the intracellular pH (pHi) of cells using spectrofluorometry as well as comparing the effect of WY 14.643 treatment on lactate-dependent proton export. To determine the MCT-dependent part of the pHi recovery, p-hydroxymercuribenzoic acid (pHMB), a specific inhibitor of MCT1 & 4, was applied. Cells were also treated with butyrate for 6 h and 48 h and the mRNA abundance of MCT1 was analyzed by semiquantitative PCR. Results: Both MCT1 and MCT4 were localized in the cell membrane as well as in the cytoplasm of ruminal epithelial cells. By qPCR it could be demonstrated that the mRNA abundance of MCT1 and PPARα target genes in the ruminal epithelial cells was increased by WY 14.643 in comparison to untreated cells, whereas the response of MCT4 did not yield distinct results. Treatment with the PPARα antagonist pointed out, that MCT1 is influenced by PPARα, but not MCT4. Lactate-dependent proton export was blocked almost completely by pHMB. Both lactate-dependent proton export and protein expression were not altered by WY 14.643 treatment. Butyrate exposure changed the morphology of ruminal epithelial cells and seemed unsuitable for the analysis of mRNA expression. Conclusion: For the first time, it could be demonstrated, that MCT1 in ruminal epithelial cells is regulated by PPARα, but not MCT4. PPARα seems to be a vital target in the rumen for SCFA transport regulation, whose natural triggers have yet to be identified. Furthermore, this study provides the basis for regulative studies on intact ruminal epithelium.

In der Nutztierhaltung besitzt die Erkennung und Vermeidung von Geburtsstörungen beim Rind insbesondere aus ökonomischer Sicht einen hohen Stellenwert. Bei Hochleistungskühen können Schwergeburten eine erhöhte metabolische Belastung im peripartalen Zeitraum reflektieren. Besonders betroffen sind Färsen und Milchkühe mit einer negativen Energiebilanz. Hormon- und Stoffwechselfaktoren sind von zentraler Bedeutung für die Anpassung der Tiere an Veränderungen ihrer Körpermasse und -konstitution. Zur differenzierten Beurteilung metabolischer Belastungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Geburtsverlauf und den stoffwechselrelevanten Parametern Leptin, Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) und freien Fettsäuren (FFS) untersucht. Die vorliegende Studie umfasste 28 adulte, hochträchtige (13 primipare, 15 pluripare) Kühe mit Normal- bzw. Schwergeburt. Die Kälber wurden analog zu ihren Müttern ebenfalls 4  Gruppen (Kuhkalb/Normalgeburt; Kuhkalb/Schwergeburt; Färsenkalb/Normalgeburt; Färsenkalb/Schwergeburt) zugeordnet. Die Analyse von Leptin, IGF-1 und FFS im Blutserum erfolgte zwischen dem 16./14. Tag ante partum (a. p.) und dem 14. Tag post partum (p. p.). Leptin und IGF-1 wurden zusätzlich bei den neugeborenen Kälbern ab der Geburt bis 14 Tage p. p. gemessen. Die Hormonkonzentrationen wurden mittels eines Enzymimmunoassays bestimmt. Die FFS-Analysen erfolgten im Labor der Medizinischen Tierklinik mit dem Labor-Automaten HITACHI 912 i (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim). Unabhängig vom Geburtsverlauf konnten während des gesamten Untersuchungszeitraums bezüglich der Leptinkonzentrationen keine signifikanten Unterschiede zwischen Färsen und Milchkühen festgestellt werden. Vor allem zur Geburt besteht für alle Erstkalbinnen eine erhöhte metabolische Belastung, da deren IGF-1-Konzentrationen zu diesem Zeitpunkt niedriger (114 ±  40 vs. 158 ±  108 ng/ml) und deren FFS-Konzentrationen signifikant höher lagen (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0,05) als bei den Milchkühen. Im Vergleich zu den Kälbern von Milchkühen wiesen Kälber von Färsen 12 Stunden nach der Geburt signifikant höhere IGF-1-Werte (p = 0,05) auf. In Abhängigkeit vom Geburtsverlauf lagen die Leptinwerte bei allen Kühen mit Schwergeburt von Beginn der Untersuchungen bis einen Tag vor der Geburt niedriger als bei den Tiere mit Normalgeburt mit signifikanten Unterschieden am 13. bis 11. Tag a. p. (p = 0,009) und am 7. bis 5. Tag a. p. (p = 0,05). Während des gesamten Untersuchungszeitraums waren keine signifikanten Unterschiede in den Konzentrationen an IGF-1 und FFS zwischen allen Muttertieren mit einem normalen und einem erschwerten Geburtsverlauf festzustellen. Bei pluriparen Kühen mit Schwergeburt wurden im gesamten Untersuchungszeitraum niedrigere Leptinspiegel nachgewiesen als bei Tieren mit Normalgeburt, mit signifikanten Unterschieden a. p. und ab 3. Tag p. p. (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Darüber hinaus fanden sich bei pluriparen Kühen mit Dystokie ab der Geburt höhere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden zur Kalbung (p = 0,05). Die Leptinkonzentrationen der Kälber lagen analog zu den dazugehörigen Muttertieren ab der Geburt bis 14. Tag p. p. bei allen Kälbern von pluriparen Kühen mit Schwergeburt niedriger als bei den normal geborenen Kälbern mit signifikanten Unterschieden am 7. Tag p. p. (p = 0,04). Im Vergleich zu den Färsen mit Normalgeburt hatten diejenigen mit Schwergeburt signifikant höhere Leptinwerte vom 3. bis 14. Tag p. p. (p = 0,004), signifikant niedrigere IGF-1-Konzentrationen am 10. bis 8. Tag a. p., zur Geburt und vom 3. Tag bis 14. Tag p. p. (jeweils p < 0,01) sowie postpartal niedrigere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden 12 Stunden p. p. (p = 0,008). Kälber von Färsen mit gestörtem Geburtsverlauf wiesen im Vergleich zu den Normalgeburtskälbern 12 Stunden nach der Geburt signifikant niedrigere IGF-1-Werte (p = 0,005) auf. Die vorliegende Studie verdeutlicht den Zusammenhang zwischen einem gestörten Geburtsablauf und veränderten Serumkonzentrationen an Leptin, IGF-1 und FFS. Damit konnte gezeigt werden, dass diese Parameter zur Interpretation von Stoffwechselstörungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum geeignet sind. / For livestock management, the identification and prevention of dystocia in cattle is of high significance, especially from an economic point of view. Dystocia in the high-yield cows may reflect an increased metabolic disorder during the peripartal period. Heifers and dairy cows with a negative energy balance are particularly affected. For the adaptation of animals to changes in their body mass and constitution, endocrine and metabolic factors are of central importance. To perform a differentiated assessment of metabolic disorders in high-yield cows during the peripartal period, possible relationships between calving and relevant parameters (leptin, insulin-like growth factor1 [IGF-1] and non-esterified fatty acids [NEFA]) were examined. The present study involved 28 adult high-pregnant (13 primiparous, 15 pluriparous) cows with normal birth and dystocia, respectively. Analogous to their mothers, the calves were likewise categorized into four groups (cow calve/ normal birth; cow calve/ dystocia; heifer calve/ normal birth; heifer calve/ dystocia). The analyses of leptin, IGF-1 and NEFA in blood serum were performed from 16/14 day ante-partum (a. p.) to day 14 post-partum (p. p.). Leptin and IGF-1 were additionally determined in all newborn calves from birth to 14 days p. p. Hormone concentrations were measured by enzyme immunoassay (EIA). Analyses of NEFA in dairy cows and heifers were carried out using HITACHI 912i device (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim) at the laboratory of Large Animal Clinic for Internal Medicine. Independent of course of parturition, no significant differences between heifers and dairy cows were noticed concerning serum leptin during the entire examination period. Especially around calving time, all heifers were more intensively affected with metabolic disorders based on their lower IGF-1 values (114 ±  40 vs. 158 ±  108 ng/ml) as well as significantly higher NEFA (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0.05) compared to dairy cows. Calves of heifers had significantly higher IGF-1 values 12 hours after birth (p = 0.005) than calves of dairy cows. Dependent of course of parturition, all cows with dystocia displayed lower leptin concentrations from the beginning of the examination period to 1 day a. p compared to animals with normal calving with significant differences from day 13 to day 11 a. p. (p = 0.009) and from day 7 to day 5 a. p. (p = 0.05). During the entire examination period, no significant differences in the concentrations of IGF-1 and NEFA were found between all cows with a normal and difficult parturition. In pluriparous cows with difficult parturition lower leptin levels were detected during the entire examination period than in animals with normal calving with significant differences a. p. and from day 3 to day 14 p. p. (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). Furthermore, higher NEFA concentrations were found from birth until 14 days p. p. in pluriparous cows with dystocia and significant differences at calving (p = 0.05). Calves of pluriparous cows with dystocia had p. p. lower leptin concentrations in comparison to those with normal births with significant differences on day 7 p. p. (p = 0.04). In comparison to heifers with normal birth, those with dystocia displayed significantly higher leptin levels in the period from day 3 to day 14 p. p. (p = 0.004), significantly lower IGF-1 concentrations (from day 10 to day 8 a. p., at birth and from day 3 to day 14 p. p.; each p < 0.01), as well as lower NEFA levels after birth with significant differences 12 hours p. p. (p = 0.008). Heifer calves with difficult parturition presented significantly lower IGF-1 values 12 hours p. p. (p = 0.005) in comparison to those with normal births. The present study underlines the relationship between dystocia and changed serum concentrations of leptin, IGF-1 and NEFA. In summary, it can be concluded that these parameters are suitable for interpretation of metabolic disorders in high-yielding cattle during peripartal period.