Das Metabolische Syndrom (MetSyn) ist gekennzeichnet durch eine Kombination verschiedener kardiovaskulärer Risikofaktoren: Glukoseintoleranz, Adipositas, Dyslipidämie sowie arterielle Hypertonie. Es gilt beim Menschen als eine der Hauptursachen für Herzkreislauferkrankungen und befindet sich weltweit auf enormem Vormarsch. Die Weichen für die Erkrankung werden zum Teil schon vor der Geburt durch eine veränderte Umwelt in utero gestellt. So können Stress oder eine Glukokortikoidbehandlung während der Schwangerschaft zu einem veränderten Phänotyp des Embryos/Fetus führen - mit Konsequenzen für das gesamte spätere Leben. Dieses Phänomen wird als pränatale Programmierung bezeichnet. Neben diesen epigenetischen Effekten spielen u. a. auch geschlechtsabhängige Faktoren eine Rolle für das Risiko, am MetSyn zu erkranken. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen einer Glukokortikoidbehandlung in der frühen Trächtigkeit sowie dem Einfluss des Geschlechts auf kardiovaskuläre Risikofaktoren im Erwachsenenalter. Als Modelltier für die Studie wurde der Weißbüschelaffe eingesetzt. In einem 2002 stattgefundenen Vorversuch im Deutschen Primatenzentrum in Göttingen wurde tragenden Tieren (F0) eine Woche lang täglich oral Dexamethason verabreicht. Dieses synthetische Glukokortikoid kann die Plazentaschranke passieren. Die drei folgenden in Leipzig gehaltenen Generationen DexF1/2/3W (weibliche Tiere, n = 4/6/2) und DexF2/3M (männliche Tiere, n = 2/4) gingen in die Untersuchung ein. Tiere, die keine Nachkommen der F0-Generation darstellten, bildeten jeweils eine weibliche (ControlW, n = 11) und eine männliche (ControlM, n = 15) Kontrollgruppe und wurden ebenfalls herangezogen, um die Auswirkungen des Geschlechts auf die untersuchten Parameter zu ermitteln. Es wurde ein oraler Glukosetoleranztest (OGTT) durchgeführt (inklusive der Erfassung der Insulinwerte), der Quantitative Insulin Sensitivity Check Index (QUICKI – Maß für die Insulinsensitivität) berechnet sowie Lipidstoffwechselparameter bestimmt. Außerdem fanden wöchentlich Erfassungen des Körpergewichts statt. In mehreren Sitzungen pro Tier wurde der Blutdruck gemessen. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Mann-Whitney-U-Test für unabhängige Stichproben. Unterschiede mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit p ≤ 0,05 wurden als signifikant angesehen. Im OGTT wies DexF1W im Vergleich zu ControlW 120 Minuten nach oraler Glukoseapplikation eine signifikant niedrigere Insulinkonzentration auf. Da nach 30 und 120 Minuten auch die Glukosekonzentration signifikant erniedrigt war, ist jedoch nicht von einer klinischen Relevanz auszugehen. Weitere Auswirkungen der Dexamethasonapplikation auf die F1- bis F3-Generation konnten nicht beobachtet werden. Beim Vergleich der weiblichen und männlichen Nachkommen unbehandelter Weißbüschelaffen fiel auf, dass weibliche Tiere signifikant höhere Insulinkonzentrationen und damit eine signifikant größere Insulin-AUC (Fläche unter der Kurve) im OGTT zeigten. Ihr QUICKI war signifikant niedriger. Hyperinsulinämie und niedriger QUICKI stellen Symptome einer gestörten Glukoseregulation dar. Die weiblichen Tiere zeigten außerdem eine signifikante Erhöhung hinsichtlich Körpergewicht, VLDL-Triglycerid- und folglich Plasmatriglyceridkonzentrationen. Ihre HDL-Cholesterolwerte waren signifikant niedriger. Diese Kombination einer Hypertriglyceridämie mit niedrigem HDL-Cholesterol wird als atherogene Dyslipidämie bezeichnet. Eine gestörte Glukosehomöostase, eine Adipositas sowie eine atherogene Dyslipidämie stellen kardiovaskuläre Risikofaktoren und wichtige Komponenten des MetSyn dar. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beim Weißbüschelaffen eine Glukokortikoidbehandlung während der frühen Trächtigkeit nicht zum MetSyn der F1- bis F3-Generationen im Erwachsenenalter führte. Hingegen ergab die Untersuchung auf ein geschlechtsabhängiges Erkrankungsrisiko eine eindeutige Prädisposition bei den weiblichen Tieren. Die zu Grunde liegenden Mechanismen dieses Phänomens bleiben Gegenstand weiterer Untersuchungen. / The metabolic syndrome (MetSyn) consists of a cluster of metabolic disorders, characterized by glucose intolerance, obesity, dyslipidemia and hypertension. In humans, it is a major cause for cardiovascular disease. Its worldwide prevalence is increasing. The way for the disease can be paved even before birth. An adverse intrauterine environment due to prenatal stress or an iatrogenic overexposure of the fetus to glucocorticoids can lead to an altered phenotype with consequences for later life. This phenomenon is called prenatal programming. In addition gender specific factors play a leading role for the risk of developing MetSyn. The aim of the present study was to investigate the influence of a glucocorticoid application in early pregnancy and gender on cardiovascular risk factors in adulthood. The common marmoset was used as model species. In a preliminary experiment (2002) at the german primate centre (Göttingen) animals (F0) were orally treated with dexamethasone for one week during early pregnancy. Dexamethasone is a synthetic glucocorticoid that can pass the placental barrier. The following three generation offspring, reared in Leipzig, DexF1/2/3W (female animal, n = 4/6/2) and DexF2/3M (male animal, n = 2/4) were regarded. Animals that were no descendants of the F0 generation built a female (ControlW, n = 11) and a male (ControlM, n = 15) control group and were also regarded for gender-specific risk for MetSyn. An oral glucose tolerance test (OGTT) was carried out (including measurements of insulin concentration), the Quantitative Insulin Sensitivity Check Index (QUICKI – measure of insulin sensitivity) was calculated and parameters of lipid metabolism were investigated. Furthermore, all animals were weighed weekly and blood pressure was monitored at a series of meetings. Statistical analysis was performed by Mann-Whitney-U-Test for independent samples. The level of significance was defined at p ≤ 0.05. DexF1W in comparison to ControlW had a significantly lower insulin concentration 120 minutes after glucose application in the OGTT and a significantly lower glucose concentration 30 and 120 minutes after reaching the sugar solution. These findings did not seem to be clinically relevant. Apart from that, no consequences could be determined in the F1-3 generation offspring after dexamethasone treatment in pregnancy. Regarding gender comparison of untreated common marmosets, female animals had significantly higher insulin concentrations in OGTT and therefore a significantly greater insulin AUC (area under the curve). QUICKI was significantly lower. Hyperinsulinemia and a low QUICKI are symptoms of an impaired glucose regulation. Furthermore, the female animals showed an increase in body weight, VLDL triglycerides and therefore total triglycerides. HDL cholesterol was significantly lower. Hypertriglyceridemia in combination with low HDL cholesterol is called atherogenic dyslipidemia. A disturbed glucose homeostasis, obesity and an atherogenic dyslipidemia are cardiovascular risk factors and important components of MetSyn. In summary, dexamethasone applied in early pregnancy did not lead to metabolic syndrome in the F1-F3 generation offspring of common marmoset in adulthood. However, the female gender was associated with a higher risk of developing the disease. The underlying mechanisms require further investigation.

Einleitung: Die Kationen-Anionen Bilanz (DCAB) des Futters modifiziert den Säure-Basen Status von Tieren und findet Anwendung in der Prävention von Milchfieber bei Kühen, MMA bei Sauen und Urolithiasis bei Haustieren. Durch die Veränderung des Kationen-Anionen-Verhältnisses in Futterrationen können biologische Prozesse beeinflusst werden, der Stickstoffmetabolismus. Ziel der Untersuchung: Die vorliegende Studie befasst sich mit der Frage, ob eine kaliumbedingte Variation der DCAB des Futters für wachsende Schweine einen Einfluss auf bestimmte Parameter des Säure-Basen-Haushaltes und möglicherweise auch auf die Stickstoffbilanz hat. Materialien und Methoden: Dem Versuch standen insgesamt 38 männlich kastrierte Mastschweine (Dreirassen-Kreuzung von Pietrain x Deutsches Edelschwein x Deutsche Landrasse) mit einem Einstallungsalter von ca. 12 Wochen und einer Lebendmasse von 17,3 kg bis 30,3 kg zur Verfügung. In randomisierter Reihenfolge erfolgte die Zuteilung der Schweine zu den acht Versuchsfuttern; Rohproteingehalt von 140 g kg-1 Futter und 200 g kg-1 Futter, sowie je 4 g, 10 g, 14 g oder 20 g Kalium kg-1 Futter. Die Versuchsfutter wiesen eine konstante Konzentration an Natrium und Chlorid auf. Die Hauptfutterkomponenten waren Mais und Weizen. Die beiden Rohproteingehalte wurden durch unterschiedliche Sojaextraktionsschrot- und Maisklebermengen gewonnen. Über Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3) und Kaliumchlorid (KCl) resultierte die Einstellung der genannten Kaliumkonzentrationen sowie der vier DCAB-Stufen von -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1, und 342 mEq kg-1 Futter. In einer Adaptionsphase von 15 Tagen gewöhnten sich die Scheine an das Versuchsfutter und die Umgebung. Die Einstallung erfolgte in Einzelboxen und die Versuchstiere erhielten Wasser ad libitum. Während der anschießenden zwei Bilanzphasen von je fünf Tagen wurden die Schweine in Bilanzkäfigen gehalten. Zwischen den beiden Bilanzphasen kam es zu einer fünftägigen Pause ohne Änderung der Fütterung. In der Bilanzzeit wurden der gesamte Harn und Kot der Tiere gesammelt sowie der dazugehörige pH-Wert kontinuierlich bestimmt. Harn- und Kotaliquots wurden für Stickstoff- und Elektrolytanalysen einbehalten. Jede fünftägige Bilanz endete mit der Gewinnung einer Blutprobe von jedem Schwein aus der Vena jugulares zur Bestimmung von Kalium, Natrium, Chlorid, pH-Wert, Hydrogencarbonat, Basenüberschuss und Aminosäuren. Ergebnisse: Kalium hat einen Einfluss auf den Harn pH-Wert. Analog zur steigenden Kaliumaufnahme (DCAB↑) wurden die Harn pH-Werte basischer (-125 mEq kg-1 Futter = Ø 5,93; 342 mEq kg-1 Futter = Ø 8,37). Die Blut pH-Werte, die im Durchschnitt bei 7,21 lagen, wie auch die Hydrogencarbonat- und Basenüberschusskonzentration, reagierten aufgrund der renalen Kompensation nicht wesentlich auf die unterschiedlichen DCAB im Futter. Die dazugehörigen Kot pH-Werte waren bei -125 mEq kg-1 Futter und 66 mEq kg-1 Futter um 0,16 höher als bei den anderen beiden DCAB-Stufen. Die Stickstoffaufnahme variierte zwischen 0,90 g kg-1KM d-1 und 1,22 g kg-1KM d-1 aufgrund der beiden Rohproteingehalte (14 und 20 %) in den Versuchsrationen. Eine Senkung der DCAB im Futter bewirkte eine Verbesserung der Stickstoffverdaulichkeit von 86,1 % auf 89,9 % (p<0,05). Hingegen zeigten die Diäten mit der kaliumärmsten Konzentration die höchsten renalen Stickstoffexkretionen von 442 mg kg-1KM d-1 gegenüber den anderen drei Kaliumkonzentrationen (345 mg kg-1KM d-1). In Folge dessen ergibt sich eine Stickstoffretentionssteigerung mit zunehmender DCAB im Futter. Jedoch wurde bei 66 mEq kg-1 Futter (Kalium 10 g kg-1 Futter) die höchste Stickstoffretention von 643 mg kg-1KM d-1 festgestellt. Die Untersuchung der Blutproben ergab keine Beeinflussung der Summe aller Aminosäuren, die bei ø 44,66 mg dl-1 lag. Die Summe der essentiellen Aminosäuren war bei einer DCAB von 66 mEq kg-1 Futter im Blut geringer als bei den übrigen Variationen. Einige Parameter der Elektrolytbilanzen waren zwischen den Futtervariationen verschieden: Bei dem Versuchsfutter mit einer DCAB von -125 mEq kg-1 Futter (Kalium 4 g kg-1 Futter) schieden die Schweine Na: 2,83 mg kg-1KM d-1 und Cl: 1,54 mg kg-1KM d 1 weniger mit dem Kot und Na: 7,05 mg kg-1KM d-1 weniger mit dem Harn aus gegenüber den weiteren Versuchsgruppen. Die renale Chloridexkretion zeigte keine Variabilität. Die renale, als auch die fäkale Kaliumausscheidung nahm analog zur DCAB des Futters zu (DCAB im Futter: -125 mEq kg-1; 66 mEq kg-1; 168 mEq kg-1; 342 mEq kg-1; K-Abgabe in mg kg-1KM d-1, renal: 74,0; 273,3; 431,1; 609,1; fäkal: 24,5; 31,2; 32,6; 44,0). In der Gesamtheit betrachtet ergibt sich für die Natrium- und Chloridretention keine richtungsweisende Beeinflussung im Zusammenhang mit der DCAB der Versuchsrationen. Die Kaliumretention hingegen stieg von 66,5 mg kg-1KM d-1 (-125 mEq kg-1 Futter) auf 167,0 mg kg-1KM d-1 (342 mEq kg-1 Futter) an, was nicht von den Kaliumkonzentrationen im Blut wiedergegeben wurde. Entsprechendes gilt für die Natrium- und Chloridkonzentrationen im Blut. Schlussfolgerungen: In der Alkalisierung des Harns zeigt sich, dass der DCAB des Futters Einfluss auf den Säure-Basen Status nimmt. Der systemische pH-Wert blieb aufgrund der Puffersysteme des Organismuses weitestgehend unberührt. Durch die KHCO3-Zulagen wurde das intragastrale bzw. das intestinale pH-Milieu verändert, was sich in der schlechteren Verdaulichkeit von Stickstoff bei höherer DCAB wiederspiegelt. Die Stickstoffretention steht in keinem Zusammenhang mit der Stickstoffverdaulichkeit. Mit dem DCAB von 66 mEq kg-1 Futter bzw. K: 10 g kg-1 Futter wurde die beste Retention für Stickstoff beobachtet. Die täglichen Gewichtszunahmen und die Futterverwertungen der Versuchsschweine konnten dies allerdings nicht reflektieren. Anzumerken sei, dass für einen eindeutigen Effekt auf die tägliche Zunahme eine längere Beobachtungsphase notwendig wäre (Sprung der täglichen Zunahmen von 520 g für -125 mEq kg-1 Futter auf das Niveau von 692 g für 66 mEq kg-1 Futter und mehr). Eine Empfehlung in Anlehnung an diese Studie wäre ein DCAB-Wert um die 66 mEq kg-1 Futter. Wird dieser Wert erhöht sinkt die Stickstoffverdaulichkeit auf der anderen Seite verschlechtert sich die Stickstoffretention bei Verringerung der DCAB. / Initiation: The dietary cation-anion balance (DCAB) of the feed modifies the acid-base balance and is used in the prevention of milk fever in cows, MMA in sows and urolithiasis in pets. The modification of the cation-anion ratio in diets can take an impact on biological processes inducting nitrogen metabolism. Objectives of investigations: This study objectively clarifies, whether potassium-based variation of the DCAB of the food has an influence on certain parameters of the nitrogen balance and the acid-base balance. Materials and Methods: The trial covered a total of 38 male castrated pigs (three racial crossing Pietrain x Large White x German Landrace) with a housing-age of approximately 12 weeks and a live weight of 17.3 kg to 30.3 kg. In randomized order, the pigs were allocated to the eight experimental feed: crude protein content of 140 g per kg feed and 200 g per kg feed, as well as 4, 10, 14 or 20 g of potassium per kg feed. The sodium and chloride concentrations in the feed were kept constant. The main food components were corn and wheat. The two crude protein levels were determined by various soybean meal and corn gluten quantities. Potassium hydrogen carbonate (KHCO3) and potassium chloride (KCl) were used to establish the four DCAB levels of -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1, and 342 mEq kg-1 feed. In an adaptation period of 15 days pigs were accustomed to food and environment. They were kept in individual pens and were given water ad libitum. During the following two trial phases of five days each, the pigs were kept in balance cages. Between the two trial periods, there was a break of five days (no diet change). During the trial period all urine and excrement of the animals was collected, and the respective pH-value was continuously measured. Aliquots of urine and faeces were used in nitrogen and electrolyte analyses. At the end of each five-day record a blood sample from the jugular vein was taken from each pig for determination of potassium, sodium, chloride, pH-value, hydrogen carbonate, base excess, and amino acids. Results: Potassium has a significant influence on renal pH values. Analogous to increasing potassium intake (DCAB ↑), the urine pH value turned more basic (-125 mEq kg-1 feed = 5.93; 342 mEq kg-1 feed = 8.37). The blood pH levels, which averaged at 7.21, as well as the hydrogen carbonate concentration and base excess concentration, did not respond to the different DCAB in the feed because of the renal compensation. The associated feces pH values at -125 mEq kg-1 feed and 66 mEq kg-1 feed were higher by 0.16 than at the other two DCAB levels. The nitrogen intake varied between 0.90 g kg-1BM d-1 and 1.22 g kg-1BM d-1, based on both crude proteins (14 % and 20 %) in the experimental feeds. A reduction of DCAB in the feed resulted in an improvement of the nitrogen digestibility from 86.1 % to 89.9 % (< 0.05). However, diets with the lowest concentration of potassium showed the highest renal nitrogen excretions of 442 mg kg-1BM d-1 compared to the other three concentrations of potassium (345 mg kg-1BM d-1). As a consequence, nitrogen retention increases with increasing DCAB in the feed. However, the highest nitrogen retention of 643 mg kg-1KM d-1 was found with a 66 mEq kg-1 diet (potassium 10 g kg-1 feed). The examination of blood samples revealed no influence on the sum of the amino acids, which was 44.66 mg dl-1. The sum of the essential amino acids was reduced at a DCAB of 66 mEq kg-1 in blood, similar to the other variations. Some parameters of the electrolyte balances were different between the feed variations: In the experimental diet with a DCAB of -125 mEq kg-1 diet (potassium 4 g kg-1 feed), the pigs eliminated Na: 2.83 mg kg- 1BM d-1 and Cl: 1.54 mg kg– 1BM d-1 less in the feces and Na: 7.05 mg kg- 1KM d-1 less in the urine with respect to the other experimental groups. Renal chloride excretion showed no variability. The renal and fecal excretion of potassium increased proportionally to the DCAB of the feed (DCAB in the feed: -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1; 342 mEq kg-1; K output in mg kg- 1BM d-1, renal: 74.0; 273.3; 431.1; 609.1; fecal: 24.5; 31.2; 32.6; 44.0). When viewed against the totality of results for the sodium and chloride retention, there were no trend-setting influences in connection with the DCAB of the experimental diets. The potassium retention, however, increased from 66.5 mg kg- 1BM d-1 (-125 mEq kg-1 feed) to 167.0 mg kg- 1BM d-1 (342 mEq kg -1 feed), which was not reproduced from the potassium concentrations in the blood. The same applied to the sodium and chloride concentrations in the blood. Conclusions: The alkalization of the urine shows that the DCAB of the feed influences the acid-base status. The systemic pH remained largely unaffected due to the buffer systems of the organism. The intragastric, respectively the intestinal, pH medium was changed by the addition of potassium hydrogen carbonate, which is reflected in the poorer digestibility of nitrogen at higher DCAB. The nitrogen retention is not related to the nitrogen digestibility. The best retention of nitrogen was observed with the DCAB of 66 mEq kg-1 feed (K: 10 g kg-1 feed). The daily weight gain and feed utilizations of the pigs certainly could not reflect this. It should be noted, however, that a longer observation period would be necessary for a clear effect on daily gain (jump of the daily weight gain from 520 g of -125 mEq kg-1 feed to the level of 692 g for 66 mEq kg-1 feed and more). A recommendation based on this study would be a DCAB value of 66 mEq kg-1 feed. If this value increases, the nitrogen digestibility decreases; on the other hand, the nitrogen retention deteriorated with reducing DCAB.

Zusammenfassung Vergleichende Darstellung röntgenologischer Befunde am Strahlbein und Hufgelenk des Pferdes gemäß dem Röntgenleitfaden 2007 und computertomographischen Befunden Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der röntgenologischen und computertomographischen Untersuchung an der distalen Gliedmaße des Pferdes. Ziel der Arbeit ist es, die in Kaufuntersuchungen verwendeten röntgenologischen Standardaufnahmen des RöLF 2007 im Hinblick auf ihre Darstellbarkeit von Veränderungen im Hufgelenk- und Strahlbeinbereich und die folgliche Klassifizierung der Pferde in Röntgenklassen gemäß dem RöLF 2007 zu überprüfen. Material und Methoden Das Untersuchungsmaterial setzte sich aus 100 distalen Gliedmaßenpaaren 51 getöteter Warmblutpferde aus einem niedersächsischen Schlachthof im Bremer Raum zusammen. Es wurden die Hufgelenke und Strahlbeine von 102 Vorder- und 98 Hinterextremitäten röntgenologisch und computertomographisch untersucht. Anschließend wurden die erhobenen Befunde makroskopisch anhand von Frisch-und Knochenpräparaten überprüft. Die Pferde wurden mittels der Befunde der lateromedialen Übersichtsaufnahme der Zehe und der 0°-Aufnahme („Oxspingaufnahme“) des Strahlbeins gemäß dem RöLF 2007 in Röntgenklassen eingeteilt. Nach der anschließenden computertomographischen Untersuchung erfolgte eine erneute, korrigierte Einteilung in die entsprechende Röntgenklasse in Anlehnung an den RöLF 2007. Computertomographische Befunde, für die kein entsprechendes Äquivalent im RöLF 2007 zu finden war, wurden gesondert hervorgehoben. In einer weiteren Auswertung wurde der Einfluss einer hypothetischen Erweiterung des Röntgenstandards um Zusatzprojektionen wie eine Strahlbeintangentialaufnahme an den Vorderbeinen und die Oxspringaufnahme an den Hinterbeinen auf die Gesamtbeurteilung eines Pferdes untersucht. Mit den Sekundärrekonstruktionen der Spiral-CT sollten die Befunde dargestellt werden, die durch die röntgenologischen Zusatzprojektionen hypothetisch hätten detektiert werden können. Im Anschluss wurden die bildgebenden Befunde durch eine Präparation und Mazeration der veränderten Gliedmaßen letztlich in Beziehung zu den pathomorphologischen Veränderungen im Hufgelenk- und Strahlbeinbereich gesetzt und überprüft. Die Röntgenuntersuchung erfolgte nach den einzelnen Kriterien der lateromedialen Übersichtsaufnahme der Zehe und der 0°-Aufnahme des Strahlbeins gemäß dem RöLF 2007. Zum Einsatz kam das mobile DR-System „Scope X“ der Gierth international GmbH sowie eine dicomPACS® vet gestützte Dokumentations- und Befundungssoftware. Die Akquirierung der CT-Datensätze erfolgte anhand eines Toshiba Aquilon 16-zeiligen Spiral-CT der 3. Generation mit einer stationären Gantry der TOMOVET® GmbH und einer integrierten VITREA®-Workstation zur Erstellung multiplanarer Reformatierungen (MPRs). Ergebnisse Es stellte sich heraus, dass sich die Röntgenklasse bei 82,36 % der untersuchten Pferde nach der computertomographischen Untersuchung nicht oder nur um eine halbe Röntgenklasse veränderte, wenn die gesamte distale Gliedmaße betrachtet wurde. In der gesonderten Betrachtung des Hufgelenk- und Strahlbeinbereichs waren dies sogar 88,24 %. Dies zeigt, dass durch die Darstellbarkeit von Veränderungen im Hufgelenk-/Strahlbeinbereich mittels der röntgenologischen Standardaufnahmen eine relativ sichere und korrekte Zuordnung der Pferde in die entsprechende Röntgenklasse ermöglicht wird. Eine hypothetisch zusätzlich angefertigte Strahlbeintangentialaufnahme an den Vordergliedmaßen sowie eine Oxspringaufnahme an den Hintergliedmaßen haben entgegen der Erwartungen keinen wesentlichen Einfluss auf die Gesamtklassifizierung der einzelnen Pferde. Schlussfolgerung Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass ein Großteil der Befunde im HG/SB mittels der lateromedialen Übersichtsaufnahme und der 0°-Aufnahme des Strahlbeins gemäß dem RöLF 2007 dargestellt werden können. Der zusätzlich erreichte Informationsgehalt durch eine reguläre Erweiterung der Standardaufnahmen um eine Strahlbeintangentialaufnahme an den Vordergliedmaßen sowie eine Oxspringaufnahme an den Hintergliedmaßen rechtfertigt nicht den technischen und finanziellen Mehraufwand und die zusätzliche Strahlenbelastung des Untersuchers sowie der an der Untersuchung beteiligten Personen. Bei zweifelhaften Befunden ist eine Erweiterung des Standards um entsprechende Zusatzaufnahmen aber natürlich weiterhin obligat. Im wissenschaftlichen Interesse wären weitere Untersuchungen mit einem röntgenologisch insgesamt besser klassifizierten Pferdematerial und Informationen über die klinische Verfassung sowie die Beschaffenheitsvereinbarung des untersuchten Pferdes zum Untersuchungszeitpunkt wünschenswert.

Das Equine Metabolische Syndrom (EMS) beschreibt einen Cluster von metabolischen Störungen, die durch Adipositas, Insulinresistenz und Hufrehe im Zusammenhang stehen. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss einer achtwöchigen oralen Supplementierung von Chrom, Metformin beziehungsweise von einer Kombination aus Chrom und Metformin auf die Insulinsensitivität und die Glukosetoleranz bei adipösen Pferden und Ponys zu untersuchen. Für diese Studie standen 24 Pferde und Ponys (14,4 ± 3,87 Jahre, 14 Stuten und 10 Wallache) mit Adipositas, Insulinresistenz und Hufrehe zur Verfügung. Während der achtwöchigen Versuchsphase bekamen die Tiere eine Heuration (1,5 kg Heu/100 kg Körpermasse (KM)) und zweimal täglich das ihnen zugewiesene Supplement (Chrom: 25 µg/kg KM, Metformin: 15 mg/kg KM, Chrom+Metformin: 25 µg/kg KM Chrom + 15 mg/kg KM Metformin in jeweils 25 g Grünmehl/100 kg KM) verabreicht. Eine vierte Gruppe erhielt als Placebo 25 g Grünmehl/100 kg KM ohne Supplement. Vor Versuchsbeginn und nach Versuchsende durchliefen die Pferde und Ponys, an zwei aufeinanderfolgenden Tagen, nach jeweils einer zwölfstündigen Fastenperiode einen kombinierten Glukose-Insulin-Toleranztest (KGIT) zur Bestimmung der Insulinsensitivität und einen oralen Glukose-Toleranz-Test (OGTT) zur Bestimmung der Glukoseabsorption und -toleranz. Im Verlauf des Versuchszeitraums konnte bei den Pferden ein durchschnittlicher Gewichtsverlust von 2,77 ± 2,99 % verzeichnet werden (Behandlung p > 0,05). Beim OGTT zeigte sich keine signifikante Veränderung der Glukose- und Insulinreaktionen zwischen Versuchsbeginn und Versuchsende. Die Seruminsulinmaximalwerte der mit Metformin und der mit Chrom+Metformin supplementierten Gruppen waren nach der Versuchszeit numerisch gesunken (Metformin Versuchsbeginn: 452 ± 642 µU/ml, Versuchsende: 202 ± 121 µU/ml; Chrom+Metformin Versuchsbeginn: 388 ± 347 µU/ml, Versuchsende: 342 ± 164 µU/ml, Behandlung p > 0,05). Im KGIT zeigten sich bei den Glukosewerten keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Behandlungsgruppen und zwischen den Werten vor Versuchsbeginn und nach Versuchsende. Die Seruminsulinkonzentrationen lagen im KGIT vor Versuchsbeginn bei allen Probanden zum Zeitpunkt Minute 45 über 100 µU/ml. Somit gelten alle Versuchsteilnehmer per definitionem als insulinresistent. Nach den acht Wochen Supplementierung befanden sich beim KGIT zum Zeitpunkt Minute 45, mit Ausnahme eines Probanden aus der Chrom+Metformin-Gruppe, alle Seruminsulinwerte weiterhin >100 µU/ml. Somit sind die übrigen 23 Pferde und Ponys weiterhin als insulinresistent einzustufen. Weder Chrom, noch Metformin oder die Kombination von Chrom+Metformin konnte in den hier im Versuch angewandten Dosierungen die Insulinsensitivität und Glukosetoleranz der erkrankten Pferde und Ponys verbessern.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Das Equine Metabolische Syndrom (EMS) 2 2.1.1 Definition 2 2.1.1.1 Adipositas 3 2.1.2 Diagnostische Methoden 6 2.1.3 Beeinflussung der Insulinresistenz und der Adipositas 12 3 Material und Methode 23 3.1 Versuchsziel 23 3.2 Versuchsaufbau 23 3.3 Vorversuch 23 3.4 Versuchstiere 24 3.5 Versuchsdurchführung 24 3.5.2 Fütterung 25 3.5.3 Gruppeneinteilung 26 3.5.4 Oraler Glukosetoleranztest vor und nach der Supplementierungsphase 26 3.5.5 Kombinierter Glukosetoleranztest vor und nach der Supplementierungsphase 27 3.5.6 Scoring 28 3.5.7 Wägung 29 3.6 Analysen 29 3.6.1 Vorversuch 29 3.6.2 Hauptversuch 30 3.7 Statistik 31 4 Ergebnisse 33 4.1 Einschlusskriterien 33 4.2 Hauptversuch 34 4.2.1 Gesundheitszustand der Pferde und Ponys 34 4.2.2 Gewichtsentwicklung der Pferde und Ponys 35 4.2.4 Blutparameter 36 5 Diskussion 54 5.1 Kritik der Methoden 54 5.2 Diskussion der Ergebnisse 58 5.2.1 Effekte der vier verschiedenen Supplementierungen auf die Insulinsensitivität 58 5.3 Abschließende Betrachtung 61 6 Zusammenfassung 63 7 Summary 65 8 Literaturverzeichnis 67 9 Anhang 79

Einleitung: Alpakas gehören zu einer Tiergruppe, die in den vergangenen Jahren im Patientengut der Tierärzte immer häufiger anzutreffen ist. Daher ist es von großer Bedeutung, sich mit der Physiologie und Pathologie dieser Tierart zu beschäftigen. Die Versorgung der Neonaten spielt dabei eine große Rolle. Da Alpakacrias, wenn überhaupt, dann erst sehr spät, klinische Anzeichen einer Erkrankung zeigen, ist es für den Untersucher von großem Nutzen, einen Einblick in den Blutgas- und Säure-Basen-Haushalt, sowie Kenntnis von den hämatologischen und blutchemischen Parametern des Neonaten zu erhalten. Des Weiteren bietet die Blutuntersuchung ein wichtiges Hilfsmittel zur Überprüfung der Versorgung mit kolostralen Antikörpern. Ziele der Untersuchungen: Ein Ziel der Untersuchungen war die Erstellung von bisher nicht vorhandenen Referenzwerten für die venöse Blutgasanalyse, die Hämatologie und für einige blutchemische Parameter bei gesunden, lebensfrischen Alpakacrias innerhalb der ersten drei Lebenstage. Des Weiteren sollte in diesem Zusammenhang die Eignung eines mobil einsetzbaren Blutgasanalysegerätes (epoc®, Fa. Alere GmbH, Köln) für die Tierart Alpaka eruiert werden. Hierfür wurden Doppelbestimmungen der Proben mit einem etablierten stationären Blutgasanalysegerät (ABL90 FLEX®, Fa. Radiometer, Kopenhagen) durchgeführt. Tiere, Material und Methoden: In die Studie wurden 20 gesunde neugeborene Alpakacrias integriert. Die Fohlen stammten vornehmlich aus Stuten, die zur Geburtsüberwachung in die Klinik eingestallt wurden, bei anderen handelte es sich um solche, die innerhalb der ersten Lebensstunden wegen vermeintlich verzögerter Tränkeaufnahme vorgestellt worden waren, was sich aber nicht bestätigte. Alle Alpakafohlen wurden nach dem Gießener Vorsorgeschema II für neonatale Equiden klinisch untersucht. Anschließend erfolgte 3-8 Stunden p. n., 24 Stunden p. n. und 72 Stunden p. n. je eine Blutprobenentnahme. Der erste Analysezeitpunkt wurde bewusst nicht unmittelbar post natum gewählt, da die Etablierung einer stabilen Prägungsphase zwischen Muttertier und Cria nach der ersten Tränkeaufnahme abgewartet werden sollte. Die Blutentnahme erfolgte nach Reinigung und Desinfektion aus der ungestauten V. jugularis externa im Bereich des sechsten Halswirbels. Die Blutgasanalyse wurde innerhalb von 15 Minuten mit den zuvor genannten Blutgasautomaten durchgeführt. Die hämatologischen Parameter wurden mit dem pocH-100 iV (Fa. Sysmex Deutschland GmbH, Norderstedt) bestimmt, die blutchemischen Untersuchungen erfolgten mit dem FUJI DRI CHEM 3500 (Fa. Sysmex Deutschland GmbH, Norderstedt). Insgesamt wurden 55 Blutproben entnommen und analysiert. Pro Analysegerät (epoc®, ABL90 FLEX®, pocH-100 iV, FUJI DRI-CHEM 3500) wurden je 55 Messungen durchgeführt. Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm IBM SPSS Statistics 22.0. Die Normalverteilung wurde mittels Shapiro-Wilk-Test überprüft. Für den Gerätevergleich (epoc®/ABL90 FLEX®) fand der Wilcoxon-Test Anwendung. Der Vergleich der Zeitpunkte erfolgte über den Friedman-Test für verbundene Stichproben. Des Weiteren wurden für die einzelnen Parameter der Median und die Perzentile, bzw. der Mittelwert und die Standardabweichung bestimmt. Die grafische Darstellung erfolgte mit Boxplots und Bland-Altman-Plots. Ergebnisse: Im Gerätevergleich konnte insgesamt auf eine gute Übereinstimmung der Messwerte geschlossen werden. Signifikante und gleichzeitig klinisch relevante Unterschiede gab es lediglich bei der Bestimmung der Sauerstoffsättigung und des Hämatokrits, was auf unterschiedliche Mess- und Berechnungsmethoden bei den Geräten zurückzuführen ist. So liegen die Hämatokritwerte beim epoc® deutlich unter denen vom ABL90 FLEX®. In diesem Zusammenhang wichtig für die Interpretation der Ergebnisse ist, dass für jedes Messgerät die individuellen Referenzbereiche berücksichtigt werden müssen. Die venöse Blutgasanalyse ergab für gesunde Crias zu Beginn des ersten Lebenstages einen pH-Wert von 7,34 – 7,40, einen Sauerstoffpartialdruck (pO2) von 21,6 – 29,2 mmHg, einen Kohlendioxidpartialdruck (pCO2) von 37,3 – 46,0 mmHg, eine Sauerstoffsättigung (sO2) von 30,5 – 48,0 %, ein aktuelles Bikarbonat (HCO3-) von 21,3 – 25,1 mmol/l, eine Standardbasenabweichung (SBE) von -3,3 – 0,2 mmol/l und einen Laktatgehalt von 1,6 – 3,4 mmol/l. Der pH Wert ähnelte im Verlauf dabei dem von Kälbern und Lämmern gleichen Alters, der pO2 war insgesamt etwas niedrig, aber konstant und ähnelte über den Messzeitraum dem von Kälbern. Es wurden bei den Crias im Vergleich zu Fohlen, Kälbern und Lämmern niedrigere pCO2-Werte festgestellt. Die Sauerstoffsättigung ähnelte der von Equidenfohlen, über den Messzeitraum fällt die Konzentration im Mittel geringfügig ab, bei den anderen Vergleichstierarten steigt sie an. Die Glukosekonzentrationen waren postnatal höher als bei anderen Haustierneonaten (3-8 h p.n.: 4,4 – 8,2; 24 h p.n.: 7,3 – 12,8; 72 h p.n.: 7,3 – 16,2 mmol/l). Laktat kann nicht, wie es beim Equidenfohlen postuliert wird, als Indikator für den Gesundheitszustand eines Alpaka-Crias genutzt werden. Hämatologisch sind die spezielle Form und die hohe Anzahl der Alpakaerythrozyten, die hohe Zahl an Leukozyten und Thrombozyten (speziell bei den Crias), sowie die hohe MCHC zu nennen. Schlussfolgerungen: Es konnten teilweise bisher fehlende Daten zur venösen Blutgasanalyse für die Beurteilung der Stoffwechsellage neugeborener Alpakacrias etabliert werden. Das mobile Blutgasgerät epoc® stellt eine für die Anwendung geeignete Alternative dar.

Einleitung: / Introduction:

Angiogenese ist an physiologischen Vorgängen wie der Embryogenese und der Wundheilung, aber auch bei pathologischen Abläufen wie bei Neoplasien und der Makula Degeneration beteiligt. Im Bereich des Tissue Engineering ist sie ebenfalls unersetzlich und ausschlaggebend für den Erfolg einer Gewebetransplantation. In dieser Studie wurde an 40 männliche Charles Lewis-Ratten das arteriovenöse (AV-) Loop-Modell angewandt, um spontane Angiogenese unter Einfluss wachstumshemmender Faktoren in vivo zu untersuchen. Der AV-Loop wurde in einer mit Fibrin gefüllten Teflonkammer gebettet. Für die statistische Auswertung wurde der Student t-Test mit ungepaarten Stichproben angewandt und das Signifkanzniveau betrug α=0,05. Multiple Testungen wurden nach der Bonferroni-Holm-Methode angepasst. In der Anfangsphase der Studie wurde der zeitliche Verlauf der AV-Loop assoziierten Angiogenese an 16 Tieren untersucht. Es wurde ein signifikanter Anstieg der Gefäßfläche über einen Zeitraum von 5 (n=2), 10 (n=3) und 15 Tagen (n=3) beobachtet und ebenfalls eine signifikant höhere Gefäßanzahl an Tag 15 im Vergleich zu Tag 5. Acht Tiere konnten nicht in die Studie miteingeschlossen werden infolge von Thrombosierungen des Loops. Diese erwartete Verlustrate trat aufgrund Lernkurve dieses komplexen mikrochirurgischen Modells, insbesondere zu Beginn des Projektes, auf. In der zweiten Phase der Studie wurde die Neoangiogenese auf drei unterschiedliche Verfahren gehemmt. Die Implantationszeit betrug bei allen Gruppen 15 Tage. In der ersten Gruppe (n = 6) wurde ein Inhibitor des Wachstumfaktors VEGF (vascular endothelial growth factor) intravenös appliziert, nämlich der monoklonale Antikörper Bevacizumab. Hier konnte ein signifikanter Unterschied zur Kontrollgruppe (n = 6) bei der Gefäßfläche (94 432 ± 17 903 μm2 gegenüber 268 682 ± 63 575 μm2) und ebenfalls bei der Gefäßdichte (18 ± 5 Gefäße pro mm2 versus 40 ± 9 Gefäße pro mm2 in der Kontrollgruppe) gemessen werden. Dieser Befund ließ darauf schließen, dass die Neovaskularisation durch VEGF vermittelt wurde. Die direkte Bestrahlung von 2 Gy auf den venösen Graft in der zweiten Versuchsgruppe (n = 7) löste eine signifikante Verringerung von Gefäßanzahl (311 ± 73), -fläche (43 137 ± 10 225 μm2) und –dichte (15 ± 7 Gefäße pro mm2) im Vergleich zur Kontrollgruppe (776 ± 123, 268 682 ± 63 575 μm2 und 40 ± 9 Gefäße pro mm2) aus. Dieses Verfahren hatte somit starken Einfluss auf den Reifeprozess der Neoangiogenese. Bei der Kombinationsgruppe (Bevacizumab und Bestrahlung, n = 5) konnte nur bei der Gefäßfläche ein signifikant geringerer Unterschied in der Angiogenese erhoben werden. Dies ließ vermuten, dass das hier zu findende physiologische und somit geordnete Gefäßwachstum nicht auf diese hemmende Methode anspricht, wie es bei chaotischen Tumorgefäßsystemen der Fall ist und der vermutete Synergismus ausbleibt. Zusätzlich wurde im Zuge dieser Studie ein standardisiertes Auswertungsprogramm etabliert. Dabei handelt es sich um ein selbstentwickeltes Computerprogramm, das nicht nur die hier gesammelten aber auch 2-D-Aufnahmen anderer Angiogenese-Modelle benutzerunabhängig und standardisiert evaluieren kann. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das AV-Loop-Modell sich ausgezeichnet für die Untersuchung der Angiogenese im gesunden Gewebe eignet. Es bietet die Möglichkeit verschiedene angiogene und anti-angiogene Faktoren zu applizieren sowie deren Einfluss auf eine physiologische Neovaskularisation zu beobachten.:1 EINLEITUNG 1 1.1 ZIELSETZUNG DIESER ARBEIT 3 2 LITERATURÜBERSICHT 5 2.1. ANGIOGENESE 5 2.1.1 PHYSIOLOGIE 5 2.1.1.1 Bildung von Blutgefäßen 5 2.1.1.2 Embryogenese 8 2.1.1.3 Angiogenese und Wundheilung 9 2.1.2 TUMOR-ASSOZIIERTE ANGIOGENESE 11 2.2 TISSUE ENGINEERING 22 2.3 DAS ARTERIOVENÖSE (AV) LOOP-MODELL 22 2.4 AUSWERTUNG VON ANGIOGENESEPROZESSEN 23 3 MATERIAL UND METHODEN 24 3.1 TIERE UND HALTUNG 24 3.2 OPERATIVE EINGRIFFE 24 3.2.1 KAMMER UND MATRIX 24 3.2.2 HERSTELLUNG DES AV-LOOPS 25 3.2.3 BESTRAHLUNG 29 3.3 EXPLANTATION 29 3.3.1 PERFUSION MIT INDIA INK 29 3.3.2 PERFUSION MIT MICROFIL® 31 3.4. HISTOLOGISCHE UND IMMUNHISTOLOGISCHE METHODEN 32 3.4.1 VORBEREITUNG DER SCHNITTE 32 3.4.2 HÄMATOXYLIN-EOSIN-FÄRBUNG 33 3.4.3 LEKTINFÄRBUNG 34 3.5 DATENVERARBEITUNG 36 3.5.1 MIKROSKOPISCHE AUFZEICHNUNGEN 36 3.5.2 AUSWERTUNG DER HISTOLOGISCHEN SCHNITTE 36 3.5.3 AUFNAHMEN DER MIKRO-CT-BILDER 41 3.5.4 AUSWERTUNG DER MIKRO-CT-BILDER 42 3.5.5 POWER ANALYSE 43 3.5.6 STATISTISCHE AUSWERTUNGEN 43 3.6 VERWENDETES MATERIAL 44 4 ERGEBNISSE 47 4.1 AV-LOOP-ASSOZIIERTE ANGIOGENESE 48 4.2 ZEITLICHER VERLAUF DER AV-LOOP-ASSOZIIERTEN ANGIOGENESE 50 4.3 HISTOMORPHOMETRISCHE ANGIOGENESE-CHARAKTERISIERUNG MITTELS HE- UND LEKTINFÄRBUNG 52 4.4 AUTOMATISCHE, COMPUTERGESTÜTZTE UND UNTERSUCHERUNABHÄNGIGE ANGIOGENESE- QUANTIFIZIERUNG 53 4.5 EINFLUSS VON VEGF AUF AV-LOOP-ANGIOGENESE 58 4.6 EINFLUSS VON BESTRAHLUNG AUF DIE NEOVASKULARISATION IM AV-LOOP-MODELL 62 4.7 WECHSELWIRKUNG VON VEGF UND IONISIERENDER BESTRAHLUNG AUF DIE ANGIOGENESE IM AV-LOOP-MODELL 65 5 DISKUSSION 71 6 ZUSAMMENFASSUNG 81 7 SUMMARY 83 8 LITERATURVERZEICHNIS 85 9 ANHANG 95 9.1 PROTOKOLL ZUR HERSTELLUNG DER PUFFER 95 9.1.1 CITRATPUFFER 95 9.1.2 TRISPUFFER 95 9.2 TABELLEN 95 9.3 ABBILDUNGEN 95 10 DANKSAGUNG 98 / Angiogenesis is evident in both physiological and pathological processes in the body. It is involved in events of embryogenesis and in wound healing as well as in neoplastic growth and macula degeneration. In the field of Tissue Engineering neovascularisation plays an irreplaceable role and determines the result of the transplantation. Here, an arterio-venous loop (AV-loop) model embedded in fibrin- filled teflon chambers in 40 Charles Lewis rats was applied to conduct in vivo investigations of the physiological processes of vessel growth in healthy tissue and to understand neovascularisation under the impact of anti-angiogenic factors such as monoclonal anti-bodies and ionizing radiation (IR). For statistical analysis the unpaired t-test was applied with a significance level of α = 0,05. Multiple testing was adapted according to the Bonferroni-Holm method. At the beginning of the study the AV-loop induced angiogenesis was examined on 16 animals and consecutively characterized. A significant increase in vessel area was observed over a time frame of 5 (n=2), 10 (n=3) and 15 days (n=3). Additionally the vessel count has increased significantly at day 15 in comparison to day 5. Eight of the animals had to be excluded due to thrombosis of the loop, which was expected due to the complex microsurgical model, especially at the onset of the project. In the second phase of the study three different anti-angiogenic procedures were investigated. Time of implantation was 15 days. In group one (n = 6) the monoclonal antibody of VEGF (vascular endothelial growth factor) named Bevacizumab was applied intravenously. As a result a significant lower vessel area (94 432 ± 17 903 μm2) and density (18 ± 5 vessels per mm2) could be measured in comparison to the control group (n = 6; 268 682 ± 63 575 μm2 respectively 40 ± 9 vessels per mm2). We concluded from these results that angiogenesis was mediated by VEGF. In comparison to the controlgroup direct IR of 2 Gy led in group two (n = 7) to a significant decrease in vessel number (311 ± 73 versus 776 ± 123), area (43137±10225μm2 versus 268682±63575μm2) and density (15±7 versus 40±9 vessels per mm2). Therefore this procedure has an obvious impact on the vessel maturation. In the combined group (n = 5) of both anti-angiogenic procedures (anti- VEGF and IR) a significant decrease was only evident in the vessel area. We assumed that this physiological and accordingly organized angiogenesis does not respond to the applied inhibiting methods, as it is observed in tumor vessel growth. Additionally, an evaluation program was established with the goal of designing a user-independent and standardized computer program to measure 2-D-images of both this and other angiogenesis models. In summary the AV-loop presents a proficient model to investigate angiogenesis in healthy tissue. It offers a variety of possibilities to apply pro- and anti-angiogenic factors and to examine their impact in vivo.:1 EINLEITUNG 1 1.1 ZIELSETZUNG DIESER ARBEIT 3 2 LITERATURÜBERSICHT 5 2.1. ANGIOGENESE 5 2.1.1 PHYSIOLOGIE 5 2.1.1.1 Bildung von Blutgefäßen 5 2.1.1.2 Embryogenese 8 2.1.1.3 Angiogenese und Wundheilung 9 2.1.2 TUMOR-ASSOZIIERTE ANGIOGENESE 11 2.2 TISSUE ENGINEERING 22 2.3 DAS ARTERIOVENÖSE (AV) LOOP-MODELL 22 2.4 AUSWERTUNG VON ANGIOGENESEPROZESSEN 23 3 MATERIAL UND METHODEN 24 3.1 TIERE UND HALTUNG 24 3.2 OPERATIVE EINGRIFFE 24 3.2.1 KAMMER UND MATRIX 24 3.2.2 HERSTELLUNG DES AV-LOOPS 25 3.2.3 BESTRAHLUNG 29 3.3 EXPLANTATION 29 3.3.1 PERFUSION MIT INDIA INK 29 3.3.2 PERFUSION MIT MICROFIL® 31 3.4. HISTOLOGISCHE UND IMMUNHISTOLOGISCHE METHODEN 32 3.4.1 VORBEREITUNG DER SCHNITTE 32 3.4.2 HÄMATOXYLIN-EOSIN-FÄRBUNG 33 3.4.3 LEKTINFÄRBUNG 34 3.5 DATENVERARBEITUNG 36 3.5.1 MIKROSKOPISCHE AUFZEICHNUNGEN 36 3.5.2 AUSWERTUNG DER HISTOLOGISCHEN SCHNITTE 36 3.5.3 AUFNAHMEN DER MIKRO-CT-BILDER 41 3.5.4 AUSWERTUNG DER MIKRO-CT-BILDER 42 3.5.5 POWER ANALYSE 43 3.5.6 STATISTISCHE AUSWERTUNGEN 43 3.6 VERWENDETES MATERIAL 44 4 ERGEBNISSE 47 4.1 AV-LOOP-ASSOZIIERTE ANGIOGENESE 48 4.2 ZEITLICHER VERLAUF DER AV-LOOP-ASSOZIIERTEN ANGIOGENESE 50 4.3 HISTOMORPHOMETRISCHE ANGIOGENESE-CHARAKTERISIERUNG MITTELS HE- UND LEKTINFÄRBUNG 52 4.4 AUTOMATISCHE, COMPUTERGESTÜTZTE UND UNTERSUCHERUNABHÄNGIGE ANGIOGENESE- QUANTIFIZIERUNG 53 4.5 EINFLUSS VON VEGF AUF AV-LOOP-ANGIOGENESE 58 4.6 EINFLUSS VON BESTRAHLUNG AUF DIE NEOVASKULARISATION IM AV-LOOP-MODELL 62 4.7 WECHSELWIRKUNG VON VEGF UND IONISIERENDER BESTRAHLUNG AUF DIE ANGIOGENESE IM AV-LOOP-MODELL 65 5 DISKUSSION 71 6 ZUSAMMENFASSUNG 81 7 SUMMARY 83 8 LITERATURVERZEICHNIS 85 9 ANHANG 95 9.1 PROTOKOLL ZUR HERSTELLUNG DER PUFFER 95 9.1.1 CITRATPUFFER 95 9.1.2 TRISPUFFER 95 9.2 TABELLEN 95 9.3 ABBILDUNGEN 95 10 DANKSAGUNG 98

Einleitung: Tiermodelle spielen für die Aufklärung pathophysiologischer Mechanismen und die Entwicklung erfolgsversprechender Therapieoptionen zentralnervöser Bewegungsstörungen eine unverzichtbare Rolle. Die Identifizierung von Gendefekten für die Parkinson-Krankheit und Dystonien ermöglichte die Generierung von Tiermodellen mit einer hohen „construct validity“. Weibliche transgene Thy1-aSyn Mäuse sowie DYT1 Knock-in (KI) Mäuse zeigen jedoch keine motorischen Störungen. In der vorliegenden Arbeit sollten zur Aufdeckung sensomotorischer Beeinträchtigungen, die bei Parkinson- und Dystoniepatienten beobachtet werden, detaillierte Untersuchungen des Verhaltens an diesen beiden Mausmodellen durchgeführt werden. Zielstellung: Zunächst sollte ein sensitiver Verhaltenstest konstruiert und entwickelt werden, bei dem sich ändernde sensorische Stimuli während der Ausübung der motorischen Aufgabe impliziert werden. Bei der Etablierung dieses sogenannten „adaptiven rotierenden Balkentests“ (ARB-Test) sollte auch der Einfluss des genetischen Hintergrunds bei Wildtyp-Mäusen evaluiert werden. Daraufhin sollte überprüft werden, ob dieser Test den Endophänotyp der weiblichen Thy1-aSyn Mäuse aufdecken kann. In dem DYT1 KI Mausmodell sollte der Frage nachgegangen werden, ob die Tiere Verhaltensdefizite in spezifischen Tests zeigen, die sensomotorische Verschaltungen untersuchen. Material und Methoden: Die mRNA-Expression von α-Synuclein in der Substantia nigra bei männlichen und weiblichen Thy1-aSyn Mäusen wurde mithilfe der quantitativen Echtzeit-PCR (qPCR) ermittelt. Im Anschluss an die Entwicklung des neuen Verhaltensapparates für den ARB-Test wurden Thy1-aSyn Tiere beider Geschlechter in diesem Versuch getestet und ihre Leistung den Ergebnissen auf etablierten motorischen Verhaltenstests („challenging beam test“, „pole test“) gegenübergestellt. Um den Einfluss des Hintergrundstammes auf das Verhalten der Tiere auf dem ARB-Test zu untersuchen, wurden Wildtypen der reinen C57BL/6J-Linie sowie Hybrid-Tiere des Stammes C57Bl/6J × DBA2 (BDF1) allen drei o. g. Versuchen unterzogen. Bei den Mäusen des DYT1 KI Modells wurde der „adhesive removal test“ und der ARB-Test zur Analyse der Sensomotorik durchgeführt. Im Vergleich dazu wurden vielfältige Verhaltensparameter in einer Reihe vorwiegend motorischer (Offenfeld-Test, „challenging beam test“, „pole test“, Zylinder-Test, Block-Test, Nestbau-Test) und kognitiver („y-maze test“) Verhaltenstests ausgewertet. Ergebnisse: Bei den weiblichen Thy1-aSyn Mäusen wurde eine geringere Expression des Transgens im Vergleich zu den männlichen Tieren festgestellt. Der neue ARB-Test wurde erfolgreich etabliert und konnte signifikante Verhaltensdefizite der weiblichen und männlichen Mutanten des Parkinson-Modells im Vergleich zu den Kontrolltieren aufdecken. Der genetische Hintergrund beeinflusste die Leistung der Wildtypen auf diesem Balkentest. Während die DYT1 KI Tiere in den rein motorischen und kognitiven Versuchen keine Beeinträchtigungen des Verhaltens zeigten, konnten der „adhesive removal test“ sowie der neue ARB-Test signifikante sensomotorische Defizite der KI Mäuse im Unterschied zu den Wildtypen zum Vorschein bringen. Schlussfolgerung: Im Thy1-aSyn Mausmodell konnte die Bedeutung der sensomotorischen Integration für die Ausprägung motorischer Defizite sowie für eine mögliche Kompensation solcher motorischen Beeinträchtigungen demonstriert werden. Hierfür hat sich der neu entwickelte, sensitive ARB-Test als geeignet herausgestellt. Die Aufdeckung von Beeinträchtigungen der Sensomotorik spricht auch bei den DYT1 KI Tieren für den Einfluss einer gestörten sensomotorischen Integration bei der Ausprägung der Symptomatik. Damit eignet sich dieses Mausmodell für die Untersuchung weiterer Parameter, die Auswirkungen auf die Aufdeckung des Phänotyps und die Penetranz der Erkrankung haben sowie um die zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen zu erforschen.

Der zu den bedeutendsten Ektoparasiten des Schweines gehörende Erreger der Schweineräude, Sarcoptes scabiei var. suis, ist weltweit verbreitet und von wirtschaftlichen Interesse für Schweinezucht- und Mastbetriebe. Ziel dieser seroepidemiologischen Studie war die Gewinnung neuer Erkenntnisse über die Bestandsdynamik klinischer Räudeerscheinungen und dem Titerverlauf von IgG-Antikörpern gegen Sarcoptes scabiei var. suis im Serum von Sauen in Abhängigkeit vom Reproduktionszyklus (Trächtigkeit, Laktation, Besamung) und von Saugferkeln während der Säugeperiode sowie Aufzucht. Schlussfolgernd aufgrund der Ergebnisse dieser Studie eignen sich für die Kontrolle und Überwachung sowie Diagnostik der Sarcoptes-Räude von Beständen serologische Untersuchungen von Ferkeln bis zur zweiten Lebenswoche von räudeverdächtigen Sauen, „Jungsauen erster und zweiter Wurf“ sowie Sauen während der Trächtigkeit (vor allem letztes Drittel) und Deckeber. Eine Vorselektion auf räudeverdächtige Hautveränderungen sowie gesteigerte Kratzaktivitäten erhöht die Wahrscheinlichkeit serologisch positive Tiere zu identifizieren.

Einleitung: Der seit über 30 Jahren ausgiebig erforschte Transkriptionsfaktor p53 besitzt offenbar Funktionen, die über seine bekannte und gut untersuchte Aktivität als Tumorsuppressor hinausgehen. So scheint er auch an der Regulation der menschlichen Lebenserwartung - über die Vermittlung einer allgemeinen physischen Robustheit - sowie der weiblichen Fertilität beteiligt zu sein. Insbesondere Primaten zeichnen sich durch eine vergleichsweise lange Lebenserwartung und eine lange reproduktive Phase aus. Ob p53 hier eine Rolle spielen könnte, ist unbekannt. Unsere Arbeitsgruppe entdeckte vor einigen Jahren das humane endogene Retrovirus-K (HERV-K) Protein Np9, dessen Gen sich in mehreren Kopien nur bei Menschen, Schimpansen und Gorillas findet. Weitere Untersuchungen wiesen außerdem darauf hin, dass Np9 an den Tumorsuppressor p53 zu binden vermag. Ziele der Untersuchungen: Es stellte sich also die Frage, ob die Funktion von p53 durch die Bindung an Np9 moduliert werden kann. Eine derartige Modulation des multifunktionellen Transkriptionsfaktors wäre natürlich auf Hominiden beschränkt. In der vorliegenden Arbeit sollten einige Teilaspekte der Interaktion von p53 und Np9 näher untersucht werden. Material und Methoden: Für die Bindungskartierung von p53 und Np9 wurden GST-Pulldown-Analysen durchgeführt. Die GST-Protein-Plasmide wurden in E.coli BL21 transformiert und nach Induktion mit IPTG exprimiert. Sie dienten als „Fängerproteine“ und waren dank ihres Glutathion-S-Transferase-tags in der Lage an GST-Sepharose-Kügelchen zu binden. Der putative Interaktionspartner als „Beuteprotein“ wurde in vitro translatiert und in diesem Zuge auch mit 35S radioaktiv markiert. Dann wurde er mit den an die Beads gebundenen GST-Proteinen inkubiert und anschließend die Proben auf ein SDS-Gel aufgetragen und aufgetrennt. Das Gel wurde anschließend auf eine Membran übertragen und der Blot auf einen Radioaktivfilm aufgelegt, woraufhin die Protein-Protein-Bindungen anhand des radioaktiven Beuteproteins als Banden erkennbar waren. Abschließend wurde der Blot mit GST-Antikörper inkubiert, dann am Folgetag mit Anti-Mouse-Antikörper. Mittels ECL Substrat konnte nun die Bindung der GST-getaggten Proteine an die Sepharosebeads nachgewiesen werden. Für den Electrophoretic Mobility Shift Assay wurden verschiedene Versuchsansätze pipettiert, welchen nach einer Inkubationszeit das zuvor mit 32P radioaktiv markierte Oligonukleotid zugegeben wurde. Nach erneuter Inkubation wurden die Proben auf das nicht-denaturiende EMSA-Gel aufgetragen und elektrophoretisch aufgetrennt. Dabei wurden die Protein-Oligonukleotid-Verbindungen gemäß ihrer Ladung, Größe und Konformation getrennt. Die Gele wurden im Geltrockner getrocknet und direkt mit einer Verstärkerfolie auf den Radioaktivfilm in einer Radioaktivkassette aufgelegt. Ergebnisse: Zunächst war es notwendig, die Bindung der beiden Partner biochemisch zu kartieren. Dies geschah mittels der GST-Pulldown-Analyse, in der Fragmente der Proteine exprimiert, miteinander inkubiert und schließlich kopräzipitiert wurden. Es stellte sich heraus, dass p53 mit seinem C-Terminus an Np9 bindet. Np9 hingegen band mit seinen Aminosäureresten (aa) 1-64 (ohne den C-terminus mit den aa 65-74) an p53. Das Np9-Fragment 36-74 zeigte nur eine schwache Bindung an p53. Interessanterweise band das Np9-Fragment 36-64 stärker an p53 als Volllängen-Np9 (1-74), was auf eine die Interaktion hemmende Domäne im C-Terminus von Np9 hinweisen könnte. Um zu untersuchen, ob die Bindung von Np9 an den C-Terminus von p53 die p53-DNA-Interaktion beeinflusst, wurden Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSAs) durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass Np9-zumindest in vitro-durch Bindung an die regulatorische Domäne von p53 und in Anwesenheit des p53-aktivierenden Antikörpers PAb421 in der Lage war, die spezifische Bindungsfähigkeit von p53 an DNA zu erhöhen und somit seine Funktion als Transkriptionsfaktor zu unterstützen. Schlussfolgerungen: Die Resultate weisen also erstmals darauf hin, dass das nukleäre HERV-K Protein Np9 spezifisch in Hominiden eine p53-abhängige Tumorsuppressoreigenschaft aufweisen könnte. Weitere Untersuchungen-insbesondere in vivo-sind nun notwendig. Dies könnte auch als Forschungsgrundlage zu endogenen Retrovirusproteinen beim Pferd dienen.:1 Einleitung und Zielsetzung der Arbeit 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Der Tumorsuppressor p53 2 2.2 Das Kernprotein Np9 7 2.2.1 Retroviren 7 2.2.2 Endogene Retroviren 8 2.2.3 Humane endogene Retroviren 8 2.2.4 HERV-K 10 2.2.5 Das nukleäre Protein Np9 10 3 Material und Methoden 15 3.1 Material 15 3.1.1 Chemikalien 15 3.1.2 Puffer und Lösungen 17 3.1.3 Antikörper 21 3.1.4 Enzyme 22 3.1.5 Reaktionskits 22 3.1.6 Bakterienstämme 23 3.1.7 Kulturmedien 23 3.1.8 Oligonukleotide für EMSA 23 3.1.9 Größenstandards 24 3.1.10 Plasmide 26 3.2 Methoden 28 3.2.1 Nukleinsäuretechniken 28 3.2.2 Protein-Methoden 31 3.2.3 Prokaryonten 40 4 Ergebnisse 42 4.1 Interaktion zwischen Np9 und dem Tumorsuppressorprotein p53 42 4.2 GST-Pulldown 43 4.2.1 Klonierung für die GST-Pulldown-Analysen 43 4.2.2 Induktion der Proteinexpression 48 4.2.3 GST-Pulldown-Experimente 53 4.3 EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay) 57 4.3.1 Radioaktive Markierung der Sonden 58 4.3.2 EMSA-Experimente 58 5 Diskussion 63 6 Zusammenfassung 68 7 Summary 70 8 Literaturverzeichnis 72 Danksagung 86 Abbildungsverzeichnis 87 Tabellenverzeichnis 88 / Introduction: The transcription factor p53, extensively investigated for over 30 years, apparently has functions which exceeds his known and well examined activity as a tumor suppressor. It seems to be involved in the regulation of the human life expectancy – by providing a general physical robustness - as well as of the female fecundity. Primates too are characterized by a comparatively long life expectancy and long reproductive phases, yet the possible influence of p53 is unknown. Our research group has discovered some years ago the Np9 protein of human endogenous retrovirus K (HERV K), which is found in several copies only with humans, chimpanzees and gorillas. Other investigations by our group suggested that Np9 might be able to interact with the tumor suppressor p53. Objective of the investigations: To study whether the function of p53 can be modulated by the interaction with Np9. Such a modulation of the multifunctional transcription factor would of course be limited to hominids. In the present work some aspects of the interaction between p53 and Np9 were analysed. Materials and methods: For the mapping of the interaction of p53 and Np9, GST pulldown assays were carried out. The GST protein plasmids were transformed in E. coli BL21 and expressed after IPTG induction. They served as bait proteins and bound to GST sepharose beads because of their Glutathione S-transferase-tags. The putative interaction partner as a prey protein was translated in vitro and radioactively marked with 35S. After being incubated with the GST-proteins bound to the beads, the samples were transferred on a SDS gel and separated. The gel was transferred to a membrane and the blot was exposed to an X-ray film. Thus, the radioactively labelled prey protein forms bands that identify the protein-protein interaction. Finally the blot was incubated with GST antibody, then on the following day with anti-mouse antibody. Using ECL-substrate it was now possible to demonstrate that the GST-tagged proteins bound to the sepharose beads. For the Electrophoretic Mobility Shift Assay different samples were prepared and, after an incubation time, the oligonucleotide radioactively marked with 32P was added. After additional incubation it was transferred on non-denaturating EMSA gel and separated by electrophoresis. Thus the protein oligonucleotide conjugates were separated according to charge, size and conformation. The gels were dried in the gel dryer, transferred to a membrane and placed against an X-ray film in a cassette. Results: Initially a biochemical mapping of the binding of the two partners had to be carried out. This was done by means of the GST pulldown assay, in which fragments of the proteins were extruded, incubated together and finally co-precipitated. It turned out that the C-terminus of p53 bound to Np9. However, Np9 bound to p53 with his amino acid residues (aa) 1-64 (lacking the C-terminal aa 65-74). The Np9 fragment 36-74 showed only a weak binding to p53. Interestingly the Np9 fragment 36-64 was binding stronger to p53 than a full length Np9 (1-74), which could point to a C-terminal domain in Np 9 inhibiting the interaction. In order to examine whether the binding of Np9 to the C-terminal of p53 affects the interaction of p53 with DNA, Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSAs) were carried out. It could be shown that Np9 was able to raise the specific binding ability of p53 with DNA and to support therefore its function as a transcription factor, by binding to the regulatory domain of p53 in presence of the activating p53 antibody PAB421. Conclusions: The results show for the first time that, specifically in hominids, the nuclear HERV-K protein Np9 could have a tumor suppressing quality that is dependent on p53. Further investigations, in particular in vivo, are necessary. This could be the starting point for research on equine endogenous retrovirusproteins in horses.:1 Einleitung und Zielsetzung der Arbeit 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Der Tumorsuppressor p53 2 2.2 Das Kernprotein Np9 7 2.2.1 Retroviren 7 2.2.2 Endogene Retroviren 8 2.2.3 Humane endogene Retroviren 8 2.2.4 HERV-K 10 2.2.5 Das nukleäre Protein Np9 10 3 Material und Methoden 15 3.1 Material 15 3.1.1 Chemikalien 15 3.1.2 Puffer und Lösungen 17 3.1.3 Antikörper 21 3.1.4 Enzyme 22 3.1.5 Reaktionskits 22 3.1.6 Bakterienstämme 23 3.1.7 Kulturmedien 23 3.1.8 Oligonukleotide für EMSA 23 3.1.9 Größenstandards 24 3.1.10 Plasmide 26 3.2 Methoden 28 3.2.1 Nukleinsäuretechniken 28 3.2.2 Protein-Methoden 31 3.2.3 Prokaryonten 40 4 Ergebnisse 42 4.1 Interaktion zwischen Np9 und dem Tumorsuppressorprotein p53 42 4.2 GST-Pulldown 43 4.2.1 Klonierung für die GST-Pulldown-Analysen 43 4.2.2 Induktion der Proteinexpression 48 4.2.3 GST-Pulldown-Experimente 53 4.3 EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay) 57 4.3.1 Radioaktive Markierung der Sonden 58 4.3.2 EMSA-Experimente 58 5 Diskussion 63 6 Zusammenfassung 68 7 Summary 70 8 Literaturverzeichnis 72 Danksagung 86 Abbildungsverzeichnis 87 Tabellenverzeichnis 88