Einleitung: Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) sind im Laufe der letzten Jahre vermehrt in den Fokus der Verhaltens-, Alters- und Stoffwechselforschung gerückt. Blutdruckmessungen könnten für die Gesundheitsüberwachung dieser Tiere einen wertvollen Beitrag leisten. Bisher erhobene Daten zeigen jedoch unterschiedliche oder unvollständige Messmethoden und vernachlässigen wichtige physiologische Faktoren wie Alter, Gewicht und Geschlecht der Tiere. Dies erschwert die Reproduzierbarkeit der Werte sowie deren Vergleich untereinander. Ziele der Untersuchungen: Ziel dieser Arbeit war es daher, ein praxistaugliches Protokoll für Blutdruckmessungen beim Weißbüschelaffen zu erstellen. Darauf aufbauend sollten die Tiere der Primatenkolonie des Veterinär-Physiologisch-Chemischen Institutes Leipzig über mehrere Monate untersucht werden, um physiologische Blutdruckwerte unter standardisierten Bedingungen zu erhalten. Tiere, Material und Methoden: Für ein Messprotokoll wurde in einem Vorversuch bei 10 Tieren der Einfluss der Messlokalisation (Gliedmaße oder Schwanz) und bei 6 Tieren der Einfluss der Tageszeit per High-Definition Oszillometrie (HDO)- Blutdruckmessungen (über drei Tage) untersucht. Mit diesen Erkenntnissen wurden dann alle Tiere der Kolonie (n= 56, 25 männlich, 31 weiblich; Altersspanne: 14 - 209 Monate, Gewichte 313 – 499 g) überprüft (Gesamtdauer 30 Monate). Alters- und gewichtsabhängige Blutdruckveränderungen sowie der Unterschied zwischen den Geschlechtern wurde zusätzlich untersucht (Korrelations- und Regressionsanalysen, t-Tests). Bei vier Tieren wurden Blutdruckabweichungen festgestellt, deren weiterführende Analyse in Form von Blut-, Urin- oder Ultraschalluntersuchungen erfolgte. Ergebnisse: Das etablierte Messprotokoll unterschied sich zu denen bei anderen Tierarten, v.a. im Hinblick auf die Messlokalisation (Messungen an den Hintergliedmaßen lieferten präzisere Ergebnisse als am Schwanz). Während 3 - 7 Messungen bei Weißbüschelaffen möglich sind, hatte die Tageszeit keinen Einfluss auf die Werte. Darauf aufbauend konnten Grenzen für physiologische und pathologische Blutdruckwerte beim Weißbüschelaffen festgelegt werden. Sowohl Alter als auch Gewicht beeinflussten die Blutdruckwerte. Das Blutdruckmuster zeigte dabei einen Anstieg der Werte sowohl mit steigendem Alter als auch mit höherem Gewicht an. Das Geschlecht hatte keinen Einfluss auf die Blutdruckwerte, beeinflusste aber ebenso wie das Alter die Messdauer. Messungen an weiblichen und/ oder älteren Tieren konnten schneller durchgeführt werden als bei männlichen und/ oder jungen Individuen. Durch die Früherkennung von Blutdruckabweichungen konnten bei den beschriebenen Patienten die zugrundeliegenden Krankheiten näher untersucht und behandelt werden. Dabei zeigten zwei der vier Tiere progressiv verlaufende Nierenerkrankungen bei gleichzeitigem Vorliegen von Begleiterscheinungen wie Anämie oder Demineralisierung der Knochen. Eine Patientin wies Stoffwechselentgleisungen in Form von erhöhten Triglycerid- und Insulinwerten sowie Übergewicht auf. Bei der vierten Patientin wurden Herzveränderungen in Form einer Endokardiose und Hypertrophie festgestellt. Schlussfolgerungen: Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl ein Messprotokoll für die nicht-invasive Blutdruckmessung beim Weißbüschelaffen als auch physiologische Blutdruckwerte unter Berücksichtigung von Alter, Gewicht und Geschlecht etabliert. Die Tatsache, dass weibliche und alte Tiere besser zu messen waren, könnte zukünftige Studien in puncto Blutdruckauswertung und -beurteilung erleichtern. Der Nachweis der den veränderten Blutdruckwerten zugrundeliegenden Krankheiten bestätigt die klinische Relevanz von Blutdruckmessungen. Die regelmäßige Akquirierung dieser Daten dient so nicht nur der generellen Gesundheitsüberwachung, sondern bietet sich besonders auch über lange Zeiträume zur Verlaufskontrolle an. / Introduction: The common marmoset (Callithrix jacchus) recently moved into focus for behavioral, age and metabolic studies. Blood pressure measurements could be a positive contribution to the health maintenance of these animals. However, the data that has been gathered so far show differing measurement techniques and give little or no information about the protocols applied. In addition, important factors such as age, weight and sex, have not yet been taken into account. This complicates reproducibility and comparison of values. Aim: Aim of this study was therefore to establish a standard protocol for blood pressure measurements in the common marmoset. Based on this, animals from the primate colony of the Institute of Veterinary Physiological Chemistry Leipzig were to be monitored over several months and their data analyzed to gather physiological measurement values under standardized conditions. Animals, materials and methods: For a measurement protocol the influence of measurement localization (thigh or tail) was reviewed in ten animals using blood pressure measurements via High-Definition Oszillometry (HDO). Following this, the influence of daytime was evaluated in six animals over the course of three days. With this knowledge, all animals of the colony (n= 56, 25 males, 31 females; age range: 14 - 209 months, body weight 313 – 499 g) were assessed. Age- and weight-dependent blood pressure changes as well as differences between the sexes were examined (correlation and regression analyses, t-tests). In four animals with conspicuous blood pressure values analyses of blood and urine as well as ultrasonographic examinations were further performed. Results: The established measurement protocol differed from those used in other animal species in terms of measurement localization (thigh measurements resulted in more precise values than measurements at the tail). While 3-7 single measurements were possible in the common marmoset, day time did not influence values. Based on this, threshold values for physiological and pathological blood pressure data could be determined. Age and weight both influenced blood pressure in common marmosets. The blood pressure pattern showed rising values with both increasing age and weight. Sex had no influence on blood pressure values, but affected together with age measurement time. Measurements in old and/ or female individuals could be performed faster than in male and/ or young individuals. Due to the early detection of blood pressure abnormalities, the causative diseases could be analyzed and treated in the described patients. Two of the four patients showed progressing renal diseases simultaneously with co-morbidities like anemia or bone demineralization. One patient displayed metabolic disease in terms of increased triglyceride and insulin values as well as excess weight. The fourth patient was identified as having heart changes in the form of endocardiosis and cardiac hypertrophy. Conclusion: This work outlines the establishment of a measurement protocol for non-invasive blood pressure measurement in the common marmoset as well as physiological values considering age, weight and sex. The fact that female and old animals were easier to measure could facilitate blood pressure evaluation and interpretation in future studies. The identification of the diseases, responsible for the altered blood pressure values confirmed the clinical relevance of blood pressure assessment. The regular acquisition of such data is therefore not only useful in the health monitoring of all individuals, but especially supports follow-up examinations over longer periods of time.

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Subklinische entzündliche Veränderungen des Endometriums können nur durch die histopathologische Untersuchung eines Bioptates diagnostiziert werden und sind von besonderer Bedeutung bei Fertilitätsstörungen. Die nicht-eitrige (NE) Endometritis ist gekennzeichnet durch eine Infiltration des Endometriums mit Lymphozyten, Plasmazellen und/oder Makrophagen. Die genaue Pathogenese ist unklar. Die immunhistologische Phänotypisierung dieser Zell-(sub-)populationen kann möglicherweise pathogenetische Hinweise geben. Der immunhistologische Nachweis equiner Immunzellen ist jedoch fast ausschließlich an Gefrierschnitten etabliert. Dies ist für die Routinediagnostik ungeeignet. Demzufolge ergaben sich die folgenden Ziele: 1. Eine alternative Methode zur Gewebsfixierung zu etablieren, die in der Routinediagnostik praktikabel einsetzbar ist, die einen guten Strukturerhalt, eine geeignete Anfärbbarkeit und ideale Auswertbarkeit gewährleistet sowie umfangreiche immunhistochemische Untersuchungen ermöglicht; 2. Die immunhistochemische Phänotypisierung von Lymphozyten- und Makrophagen-(sub-)populationen an fixierten equinen Gewebeproben zu entwickeln; 3. Eine semiquantitative Bestimmung der endometrialen Entzündungszellen ohne und mit einer NE Endometritis durchzuführen. Tiere, Material & Methoden: Gewebeproben (Lymphknoten als Referenzgewebe und endometriales Gewebe) wurden von 5 Stuten im Rahmen der Sektion entnommen, in Formalin (F), HOPE® (H) oder IHC Zinc Fixative (Z) fixiert und zusätzlich als natives Gefriermaterial aufgearbeitet. Es erfolgte eine vergleichende Beurteilung der Gewebemorphologie, des Färbeverhaltens und der Artefakte am equinen Endometrium in HE gefärbten Gefrierschnitten bzw. im fixierten, Paraffin-eingebetteten Material (F, H und Z). Equine Lymphknoten dienten als Referenzgewebe für die immunhistochemische Etablierung der Lymphozytenmarker (anti-CD3, -CD4, -CD8) an Gefrierschnitten und am fixierten, Paraffin-eingebetteten Material (F, H und Z). F- und Z-fixiertes Referenzgewebe (Leber, Dünndarm, Darmlymphknoten) von 4 Stuten wurde für die Etablierung der Makrophagenmarker (anti-CD172a, -CD14, -CD206) verwendet. Die Immunreaktionen der Primärantikörper wurden verglichen. Als Resultat aus den vergleichenden Analysen wurde die Z-Fixierung als effektivste alternative Fixierungsmethode ausgewählt. Im abschließenden Teil der Untersuchungen wurden 28 Z-fixierte Endometriumbioptate hinsichtlich der Entzündungszellen semiquantitativ ausgewertet. 4 Stuten zeigten keine Entzündungsreaktion und dienten als Kontrolle. 24 Stuten wiesen eine oberflächliche NE Endometritis auf. Die Anzahl CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD172a+, CD14+ und CD206+ Zellen sowie die Anzahl von Plasmazellen mittels Methylgrün-Pyronin-Färbung wurde an Serienschnitten in 5 zufällig ausgewählten Gesichtsfeldern (400x) jeweils für das Stratum compactum, Stratum spongiosum und das luminale sowie glanduläre Epithel erhoben. Ergebnisse: 1. Die Z-Fixierung zeigt mit der F-Fixierung vergleichbare, exzellente Eigenschaften hinsichtlich des Strukturerhalts, der Anfärbbarkeit und Auswertbarkeit. Sie übersteigt insgesamt die Eigenschaften der H-Fixierung: die Z-Fixierung erweist sich einfacher in der Anwendung und zeigt eine geringere Artefaktbildung. 2. Die immunhistochemische Charakterisierung von T- und B-Lymphozyten, Helfer-T-Lymphozyten sowie zytotoxischen T-Lymphozyten und Makrophagenpopulationen sowie der Nachweis von Plasmazellen mittels Methylgrün-Pyronin-Färbung an Z-fixierten equinen Gewebeproben ist möglich. 3. Im entzündlich veränderten Endometrium sind mehr CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD172a+, CD206+ Zellen sowie Plasmazellen nachweisbar als in unveränderten Gewebeproben bezogen auf das Stratum compactum und Stratum spongiosum. Die durchschnittliche Anzahl CD3+ Zellen ist im Stratum compactum NE Endometritiden knapp 3x höher als im unveränderten Endometrium. Wenige CD20+ B-Zellen und CD172a+ Makrophagen sowie eine unterschiedliche Anzahl an Plasmazellen sind innerhalb des Stratum compactum entzündlich veränderter Endometrien nachweisbar. Es existieren große individuelle Unterschiede in der Anzahl CD4+ und CD8+ T-Zellen in Endometrien ohne sowie mit einer Entzündung. Schlussfolgerungen: Eine Integration der Z-Fixierung in die Routinediagnostik mit zusätzlichen Anwendungsmöglichkeiten ist problemlos möglich. Die immunhistochemische Entzündungszelldifferenzierung im Endometrium der Stute kann an fixierten equinen Endometriumbioptaten durchgeführt werden und bietet darüber hinaus die Möglichkeit, diese Methode an anderen equinen Organen anzuwenden. Die Ergebnisse der semiquantitiven Auswertung deuten auf das mögliche Vorliegen unterschiedlicher Formen der nicht-eitrigen Entzündung hin. Das etablierte Verfahren gibt möglicherweise nähere Hinweise auf immunologische Konstellationen, die das Auftreten einer nicht-eitrigen Endometritis begünstigen.:INHALTSVERZEICHNIS I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS II 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 2 2.1 Das Endometrium der Stute 2 2.1.1 Endometritiden 4 2.1.1.1 Eitrige Endometritis 4 2.1.1.2 Nicht-eitrige Endometritis 5 2.1.1.3 Sonderformen 6 2.1.2 Resistant und susceptible mares 8 2.1.3 Entzündungszelltypisierung im Endometrium der Stute 10 2.1.4 Diagnostische Bedeutung des Endometriumbioptates 13 2.2 Immunologie 14 2.2.1 T-Lymphozyten 14 2.2.2 B-Lymphozyten 17 2.2.3 Makrophagen 18 2.2.4 Immunhistochemische Charakterisierung von equinen Entzündungszellen 21 2.3 Fixierungsmethoden 24 2.4 Fazit aus der Literatur bezüglich der Fragestellung dieser Arbeit 26 3 PUBLIKATIONEN 28 3.1 Publikation 1 inkl. Stellungnahme zum Eigenanteil 28 3.2 Publikation 2 inkl. Stellungnahme zum Eigenanteil 39 4 DISKUSSION 53 4.1 Etablierung alternativer Methoden zur Gewebefixierung 54 4.2 Immunhistochemische Detektion von Immunzell- (sub-)populationen 59 4.3 Erkenntnisse im Hinblick auf die Pathogenese nicht-eitriger Endometritiden 60 5 ZUSAMMENFASSUNG 63 6 SUMMARY 65 7 LITERATURVERZEICHNIS 67 8 DANKSAGUNG 81 / Clinically unapparent inflammatory alterations of the equine endometrium can only be diagnosed by the histopathological examination of a biopsy and are the main cause of subfertility in mares. The non-suppurative endometritis is characterised by infiltration of the endometrium with lymphocytes, plasma cells and/or macrophages. So far, the cause and pathogenesis of non-suppurative endometritis are unclear. The subclassification of the immune cell populations involved will likely provide important information on the etiology and pathogenesis of this disease. Available antibodies are often established exclusively for immunohistochemistry on cryostat sections of native frozen equine tissue. However, this method is impractical for the routine diagnostic work-up. The aim of the present study was: 1. To reveal the method most suitable for a routine diagnostic work-up in combination with proper tissue preservation, staining results as well as histological and immunohistochemical analysis; 2. To establish an immunohistochemical method for the detection of lymphocytes and macrophages including their subpopulations in fixed equine tissue samples; 3. To characterize the immune cell populations in fixed endometria of mares without and with non-suppurative endometritis. Material & methods: Equine endometrial tissue and intestinal lymph node were obtained from five mares during post mortem examination and were either fixed in formalin, HOPE® or IHC Zinc Fixative. Aditionally snap frozen tissue samples were processed for cryostat sectioning. HE stained cryostat sections and fixed paraffin embedded tissue samples (formalin, HOPE®, IHC Zinc Fixative) of the equine endometrium were analysed regarding tissue preservation, staining results and artefacts. To establish lymphocyte markers (anti-CD3, anti-CD4 and anti-CD8) immunohistochemically on cryostat sections and fixed paraffin embedded tissue samples (formalin, HOPE®, IHC Zinc Fixative) equine lymph node was used as reference. Formalin fixed and zinc fixed tissue samples with macrophage populations (liver, small intestine, intestinal lymph node) from four mares were used for the immunohistochemical establishment of the macrophage markers (anti-CD172a, anti-CD14, anti-CD206). The immunoreactivity of the primary antibodies was compared. The results of the comparative analysis revealed the most suitable alternative fixation method (zinc fixation). Finally, 28 zinc fixed endometrial biopsies were evaluated semiquantitatively with regard to the numbers of CD3+, CD4+, CD8+, CD20+ lymphocytes, CD172+, CD14+, CD206+ macrophages as well as plasma cells. Four mares had no evidence of endometritis and represent the control group. The remaining 24 mares showed a mild superficial non-suppurative endometritis. The comparative analysis was performed in serial sections within five randomly selected high power fields (400x). Positive cells were counted separately within the luminal and glandular epithelium, the stratum compactum and the stratum spongiosum. Results: 1. The zinc fixation provides excellent staining results, tissue preservation and allows histological and immunohistochemical analysis. It has even some advantages compared to the HOPE® fixation regarding the routine diagnostic work-up. The zinc fixation produces less artefacts. 2. The zinc fixation allows the immunohistochemical detection of all applied T- and B-lymphocyte-, helper- and cytotoxic-T-cell- and macrophage-markers and the histochemical detection of plasma cells (methyl green-pyronin stain) within equine fixed tissue. 3. Endometria with non-suppurative endometritis have higher numbers of CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, CD172a+, CD206+ as well as plasma cells within the stratum compactum and stratum spongiosum than endometria without inflammation. The average cell count of CD3+ lymphocytes within the stratum compactum was approximately 3 x higher within inflamed endometria than this value obtained from endometria without endometritis. Few CD20+ B cells and CD172+ macrophages as well as variable numbers of plasma cells could be detected within the stratum compactum of mares with non-suppurative endometritis. Endometria with and without inflammation showed marked differences in the numbers of CD4+ and CD8+ T cells. Conclusion: The zinc fixation can be easily incoorporated into the routine diagnostic work-up and offers additional application possibilities. Immunohistochemical phenotyping of immune cells in the equine endometrium can be performed on fixed endometrial biopsies of the mare. Furthermore, a widespread applicability is possible, e. g. on other equine organs. These findings suggest the existence of different forms of non-suppurative endometritis. The established method will likely assist to reveal possible etiologies and predisposing conditions for non-suppurative endometritis.:INHALTSVERZEICHNIS I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS II 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 2 2.1 Das Endometrium der Stute 2 2.1.1 Endometritiden 4 2.1.1.1 Eitrige Endometritis 4 2.1.1.2 Nicht-eitrige Endometritis 5 2.1.1.3 Sonderformen 6 2.1.2 Resistant und susceptible mares 8 2.1.3 Entzündungszelltypisierung im Endometrium der Stute 10 2.1.4 Diagnostische Bedeutung des Endometriumbioptates 13 2.2 Immunologie 14 2.2.1 T-Lymphozyten 14 2.2.2 B-Lymphozyten 17 2.2.3 Makrophagen 18 2.2.4 Immunhistochemische Charakterisierung von equinen Entzündungszellen 21 2.3 Fixierungsmethoden 24 2.4 Fazit aus der Literatur bezüglich der Fragestellung dieser Arbeit 26 3 PUBLIKATIONEN 28 3.1 Publikation 1 inkl. Stellungnahme zum Eigenanteil 28 3.2 Publikation 2 inkl. Stellungnahme zum Eigenanteil 39 4 DISKUSSION 53 4.1 Etablierung alternativer Methoden zur Gewebefixierung 54 4.2 Immunhistochemische Detektion von Immunzell- (sub-)populationen 59 4.3 Erkenntnisse im Hinblick auf die Pathogenese nicht-eitriger Endometritiden 60 5 ZUSAMMENFASSUNG 63 6 SUMMARY 65 7 LITERATURVERZEICHNIS 67 8 DANKSAGUNG 81

Einleitung: Risiken für Honigbienen stellen heutzutage schwindende natürliche Flächen und der Einsatz von Pestiziden in der Landwirtschaft dar. Flupyradifuron ist der Wirkstoff eines neuen Pflanzenschutzmittels der Bayer AG, das unter dem Namen „Sivanto“ vermarktet wird. Flupyradifuron an den nikotinischen Acetylcholin-Rezeptor im Gehirn der Honigbiene. Zielstellung: Ziel dieser Arbeit ist es, subletale Effekte von Flupyradifuron auf Verhalten und Gehirnstrukturen der Honigbiene zu untersuchen. Material und Methoden: Der Effekt einer chronischen Flupyradifuron-Applikation in unterschiedlichen Konzentrationen über zehn Tage auf die Mortalität, wurde in frisch geschlüpften Sommerbienen und langlebigen Winterbienen untersucht (N = 30 pro Behandlung, jeweils vier Replikate). Die statistische Auswertung erfolgte mit der Kaplan-Meier-Methode mit log-Rank Test. Nachdem Flupyradifuron einmalig an Honigbienen (N = 46, 47, 48 bzw. 55 pro Behandlung bei Nektar-sammelnden; N = 54, 68, 56 bzw. 62 pro Behandlung bei Pollen-sammelnden Bienen) verfüttert wurde, wurde deren Geschmackswahrnehmung getestet Im Folgenden wurden die Bienen mittels klassischer olfaktorischer Konditionierung auf einen Duft konditioniert. Das Gedächtnis wurde am nächsten Tag getestet. Zur statistischen Auswertung wurde die logistische Regression mit Post-Hoc Least Significant Difference Test angewendet. Es wurde eine Videoanalyse durchgeführt, um den Einfluss von Flupyradifuron auf die motorischen Fähigkeiten von Sommer- und Winterbienen zu untersuchen. Dazu wurde Flupyradifuron einmalig (N = 19 pro Behandlung im Sommer; N = 17 bzw. 16 pro Behandlung im Winter) oder über 24 h (N = 15 pro Behandlung im Sommer; N = 18 pro Behandlung im Winter) verabreicht. Zum Vergleich wurde das Experiment mit dem Neonikotinoid Imidacloprid bei Winterbienen wiederholt (N = 17 bzw. 16 pro Behandlung bei einmaliger Gabe; N = 16 pro Behandlung bei 24 h Gabe). Die statistische Auswertung erfolgte mittels einer nicht-parametrischen Varianzanalyse (Kruskal-Wallis H Test) und dem Pearson Chi-Quadrat Test. Um die Effekte von Flupyradifuron auf das Sammelverhalten der Bienen zu untersuchen, wurde die RFID („radio frequency identification“) Technik angewandt. Frisch geschlüpfte Arbeiterinnen (N = 100) wurden in einem separaten Käfig im Bienenstock gehalten und mit Flupyradifuron behandelt. Nach sieben Tagen wurden die Bienen in die Kolonie entlassen und ihr Flugverhalten für 40 Tage verfolgt. Das Experiment wurde zweimal durchgeführt. Die Kaplan-Meier Methode mit log-Rank Test wurde angewandt um Sammelbeginn und -ende zwischen den Behandlungen zu vergleichen. Anzahl und Dauer der Sammelflüge zwischen den Behandlungsgruppen wurden mit dem Mann-Whitney-U-Test verglichen. Um den Einfluss von Flupyradifuron auf Gehirnstrukturen zu untersuchen, wurden die Bienen über zehn Tage oral mit Flupyradifuron behandelt. Gehirne (N =10 pro Behandlung) wurden präpariert, Schnitte von 5 µm wurden hergestellt und mit Hämatoxylin/Eosin (H/E) gefärbt. Bei allen Versuchen wurde ein Signifikanzniveau von P < 0,05 festgelegt. Ergebnisse: In einer mittleren Konzentration von 1,0 µg pro Biene pro Tag war die Mortalität von Sommer- und Winterbienen in drei bzw. zwei von vier Replikaten signifikant erhöht. Eine zehnfach höhere Konzentration führte zu 100 % Mortalität, eine zehnfach niedrigere Konzentration war subletal. Flupyradifuron reduzierte die Geschmackswahrnehmung und das appetitive Lernen. Dabei hatte nur die höchste verwendete Konzentration (8,3 *10 4 mol/l) einen signifikanten Einfluss, zwei zehnfach niedrigere Konzentrationen hatten keinen Effekt. Eine einmalige Flupyradifuron-Gabe störte das normale motorische Verhalten von Bienen und führte zu motorischen Ausfallerscheinungen. Dies war bei Winterbienen stärker ausgeprägt als bei Sommerbienen und wurde durch eine hohe Dosis (8.3 *10 4 mol/l) hervorgerufen. Nach einer chronischen Gabe über 24 h waren die Veränderungen weniger stark ausgeprägt. Imidacloprid führte nicht zu motorischen Ausfallerscheinungen. Insektizid-behandelte Bienen zeigten signifikant früheres Sammelverhalten. Dies galt für beide Replikate. Im zweiten Replikat zeigten die behandelten Bienen zudem mehr Sammelflüge und diese dauerten länger. Die Analyse von Gehirnstrukturen nach der Behandlung mit Flupyradifuron mit Hilfe von Lichtmikroskopier brachte keine Veränderungen zu Tage. Schlussfolgerungen: In hohen Konzentrationen beeinflusst das neue Insektizid Flupyradifuron Kognition und Motorik der Honigbiene in ähnlicher Weise wie die teilweise verbotenen Neonikotinoide. In niedrigeren Konzentrationen sind die Effekte weniger stark ausgeprägt. Zukünftige Studien sollten mögliche synergistische Effekte von Flupyradifuron in Kombination mit Pflanzenschutzmitteln, wie Fungiziden, aber auch in Kombination mit Parasiten und anderen Krankheitserregern untersuchen. / Introduction: Changing landscapes and pesticides resulting from intensified agriculture are two of the main threats for honeybees. Flupyradifurone is the active ingredient of a new pesticide released by Bayer AG under the name of “Sivanto”. It binds to the nicotinic acetylcholine receptor (nAchR) in the honeybee brain, similar to neonicotinoids. Aim: The aim of this study is to investigate effects of flupyradifurone on honeybee behavior und brain structure. Material and methods: The effect of a chronic application of flupyradifurone in different concentrations on mortality was studied in newly emerged summer bees and long lived winter bees (N = 30 per treatment, four replicates) over a period of ten days. Survival was analyzed using Kaplan-Meier –Method with log-rank Test. After feeding foraging honeybees (N = 46, 47, 48 respectively 55 per treatment in nectar foragers; N = 54, 68, 56 respectively 62 per treatment in pollen foragers) a single dose of flupyradifurone, gustatory responsiveness was quantified. Afterwards the bees were trained to an odor using classical olfactory conditioning. Memory was tested the next day. Statistical analysis was conducted using Logistic Regression. For post-hoc multiple comparisons we used the Least Significant Difference Test. Video analysis was conducted to test the effects of flupyradifurone on honeybee motor abilities in young summer bees and long lived winter bees. Flupyradifurone was administered once (N = 19 per treatment in summer; N = 17 respectively 16 per treatment in winter) or over the period of 24 h (N = 15 per treatment in summer; N = 18 per treatment in winter). For comparisons this experiment was repeated with the neonicotinoid imidacloprid (N = 17 respectively 16 per treatment for single administration; N = 16 per treatment for 24 h application). Non-parametric analysis of variance (Kruskal-Wallis H Test) and Pearson Chi-Square Test were applied to determine the effect of the insecticides on motor behavior between the different treatment groups. To test effects of flupyradifurone on honeybee foraging, RFID (radio frequency identification) technology was applied. Newly emerged worker bees (N = 100) were taken in a separated cage on top of the bee hive and treated with flupyradifurone. After one week the bees were released into the colony and their flight behavior was tracked for 40 days. The experiment was repeated twice. Kaplan-Meier-Method with log-rank Test was applied for comparing onset and end of foraging between the two treatment groups. Trips per active day and duration per trip between the different treatment groups were compared using Mann-Whitney U-Tests. Effects of flupyradifurone on honeybee brain structure were analyzed. Bees were treated with flupyradifurone for ten days. Brains (N = 10) were dissected and 5 µm sections were produced and stained with hematoxylin and eosin (H/E). For all experiments a significance level p < 0.05 was determined. Results: The mortality experiment revealed comparable results in newly emerged summer bees and long lived winter bees. The mortality of an intermediate concentration of approximately 1.0 µg flupyradifurone per bee per day was in three respectively two out of four replicates significantly increased. A tenfold higher concentration led to 100 % mortality, whereas a tenfold lower concentration was sublethal. Flupyradifurone reduced taste and appetitive learning performance in honeybees foraging for pollen and nectar. Only the highest concentration (8.3 *10 4 mol/l) had significant effects, whereas two tenfold lower concentrations had no effects. Flupyradifurone disturbed normal motor behavior and evoked motor disabilities after a single administration. The observed effects were stronger in long lived winter bees than in young summer bees. However, only a high dose (8.3 *10 4 mol/l) had these strong effects. After a continuous administration over 24 h the observed effects were less severe. Imidacloprid did not lead to motor disabilities. Pesticide-treated bees initiated foraging significantly earlier than control bees. This was true for both replicates. In the second replicate flupyradifurone treated bees furthermore showed more and longer foraging trips. Analyzing honeybee brains using light microscopy, no altered brain structures were observed after treating honeybees with flupyradifurone. Conclusion: High concentrations of flupyradifurone influence honeybee cognition and motor abilities in a similar way as the partly banned neonicotinoids. In lower concentrations, the observed effects are less severe. Future studies should examine possible synergistic effects of flupyradifurone between in combination with other pesticides, such as fungicides, but also in combination with parasites and other stressors, such as diseases.

Introduction Hepatitis E is a worldwide distributed disease, which is caused by the hepatitis E virus (HEV). In addition to humans, domestic pigs, wild boars, rabbits and dromedaries can be subclinically infected as reservoir animals with the zoonotic HEV genotypes 3, 4 and 7. In addition, HEV and HEV-like viruses have been described sporadically in other mammals, as well as in birds and fish, although their distinct role as reservoirs or carriers of the virus is still unclear. Aims The aim of the study was therefore to analyse in more detail the importance of different mammalian species, which do not belong to the known HEV reservoirs, for the epidemiology of HEV infections, thus enabling a better assessment of the risk of virus transmission by these animal species. Material and Methods Fourteen non-human primate species and 66 other mammal species, as well as Norway rats (Rattus norvegicus) and feeder rats (Rattus norvegicus forma domestica) from German zoos were selected for the investigations. In total 259 individual non-human primate sera and 244 individual mammalian sera of clinically healthy zoo animals were analysed for the presence of HEV-specific antibodies (ab) using a species-independent double-antigen sandwich ELISA. The non-human primate sera were additionally examined using a commercial human ELISA. Real-time reverse-transcription (RT)-PCR, nested broad-spectrum RT-PCR and a rat HEV-specific RT-PCR were used to detect the HEV genome in sera of mammals and rat liver samples. A commercial and an in-house method were used for the DNA sequencing. Results HEV-specific ab were detected in 3.9% (10/259) of the non-human primate sera (4 species) and 11.5% (28/244) of the mammalian sera (16 species). The highest detection rates were recorded with 33.3% (9/27) in porcines and with 27.0% (10/37) in carnivores. HEV-RNA was detected in a clinically healthy female Syrian brown bear (Ursus arctos syriacus) and in 8 of the investigated Norway rats. Sequence analysis identified the virus as rat HEV; the viruses from the bear and the free-ranging rats from the same zoo showed a high nucleotide sequence identity (94.6%–97.8%). Because of the small number of samples due to the small populations within the individual zoos, further statistical evaluations were not carried out. Conclusions The results show that non-human primates in zoos may be infected with HEV or HEV-like viruses; however, the low ab detection rates together with the negative genome detection argue against a high risk of virus transmission to humans. The study in other zoo-housed mammalian species was able to significantly increase the number of animal species with indications of HEV infections. In most animal species, only rare evidence and low detection rates were available, which can best be explained by “spillover-infections”. In addition to the expected high detection rate in porcine species, the high percentage of HEV antibody-positive carnivores is remarkable. Their role as possible HEV reservoir animals should therefore be clarified in further investigations. The detection of rat HEV in the serum of the bear and its high nucleotide sequence identity with the HEVs of the pest rodents provides first evidence of transmission of this virus species between rodents and carnivores.:List of content List of figures List of tables List of abbreviations 1 General introduction 1.1 Discovery of HEV 1.2 Taxonomy 1.3 Morphology 1.4 Genomic organisation 1.5 Viral replication 1.6 Hepatitis E in humans 1.7 Tools for HEV diagnosis 1.8 Therapy 1.9 Animal infections with HEV and HEV-like viruses 1.10 Experimental infections of animals 1.11 Geographical distribution 1.12 Transmission pathways 1.13 Epidemiology 1.14 Prevention 2 Aims of the study 3 Publications 3.1 Publication I 3.1.1 Summary of Publication I 3.1.2 Key messages of Publication I 3.1.3 Own contribution to Publication I 3.2 Publication II 3.2.1 Summary of Publication II 3.2.2 Key messages of Publication II 3.2.3 Own contribution to Publication II 3.3 Publication III 3.3.1 Summary of Publication III 3.3.2 Key messages of Publication III 3.3.3 Own contribution to Publication III 4 General discussion 4.1 HEV infections in various animal species 4.2 Prevalence of natural HEV infections in non-human primates 4.3 Prevalence of natural HEV infections in other zoo-housed mammals 4.4 Transmission pathways of HEV in a zoo-setting 4.5 Risk of virus transmission from zoo animals to humans 5 Conclusion and perspectives 6 Summary 7 Zusammenfassung 8 References List of animals investigated in the study List of publications Acknowledgements / Einleitung Hepatitis E ist eine durch das Hepatitis E-Virus (HEV) verursachte, weltweit verbreitete Erkrankung. Neben dem Menschen können Hausschwein, Wildschwein, Kaninchen und Dromedar als Reservoirtiere subklinisch mit den zoonotischen HEV-Genotypen 3, 4 und 7 infiziert werden. Darüber hinaus wurden HEV und HEV-ähnliche Viren vereinzelt bei weiteren Säugetieren, sowie Vögeln und Fischen beschrieben, wobei deren genaue Rolle als Reservoir oder Überträger des Virus bislang unklar ist. Ziele Ziel der Arbeit war es deshalb, die Bedeutung verschiedener Säugetierarten, die nicht zu den bekannten HEV-Reservoiren gehören, für die Epidemiologie der HEV-Infektionen besser zu erfassen und dadurch das Risiko einer Virusübertragung durch diese Tierarten besser abzuschätzen. Material und Methoden Vierzehn Affenarten und 66 weitere Säugetierarten, sowie Wanderratten (Rattus norvegicus) und Futterratten (Rattus norvegicus forma domestica) aus deutschen Zoos wurden für die Untersuchungen ausgewählt. Insgesamt wurden 259 individuelle Affenseren und 244 individuelle Säugerseren klinisch gesunder Zootiere mittels eines Spezies-unabhängigen Doppel-Antigen-Sandwich-ELISAs auf das Vorhandensein von HEV-spezifischen Antikörpern (AK) untersucht. Die Affenseren wurden zusätzlich mittels eines kommerziellen humanen ELISAs untersucht. Real-time reverse-transcription (RT)-PCR, nested broad-spectrum RT-PCR sowie eine Ratten-HEV-spezifische RT-PCR wurden für den HEV-Genomnachweis in Seren der Säuger und in Ratten-Lebern verwendet. Für die DNA-Sequenzierungen wurden eine kommerzielle und eine In-house-Methode verwendet. Ergebnisse In 3,9% (10/259) der Affenseren (4 Arten) und 11,5% (28/244) der Säugerseren (16 Arten) wurden HEV-spezifische AK nachgewiesen. Die höchsten Nachweisraten wurden mit 33,3% (9/27) in Schweineartigen und 27,0% (10/37) in Fleischfressern ermittelt. HEV-RNA wurde in einer klinisch gesunden Syrischen Braunbärin (Ursus arctos syriacus), sowie in 8 der untersuchten Wanderratten nachgewiesen. Die Sequenzanalyse identifizierte das Virus als Ratten-HEV; die Viren aus der Bärin und aus den wildlebenden Ratten desselben Zoos zeigten eine hohe Nukleotidsequenz-Identität (94,6%–97,8%). Weitergehende statistische Auswertungen wurden wegen der geringen Probenzahlen aufgrund der kleinen Populationen innerhalb der einzelnen Zoos nicht durchgeführt. Schlussfolgerungen Die Ergebnisse zeigen, dass Affen in Zoos mit HEV oder HEV-ähnlichen Viren infiziert sein können, jedoch sprechen die geringen AK-Nachweisraten zusammen mit den negativen Genomnachweisen gegen ein hohes Übertragungsrisiko auf den Menschen. Die Studie an anderen Säugetierarten in Zoos konnte die Zahl der Tierarten mit Hinweisen auf HEV-Infektionen deutlich erhöhen. Bei den meisten Tierarten lagen nur seltene Nachweise und niedrige Detektionsraten vor, die am besten durch „Spillover-Infektionen“ erklärt werden können. Neben der erwarteten hohen Nachweisrate bei Schweineartigen ist der hohe Prozentsatz an HEV AK-positiven Fleischfressern bemerkenswert, weshalb deren Rolle als mögliche HEV-Reservoirtiere in weiteren Untersuchungen geklärt werden sollte. Der Ratten-HEV-Nachweis im Serum der Bärin, sowie dessen hohe Nukleotidsequenz-Identität zu den HEVs der Schadnager geben erstmals Hinweise auf eine Übertragung dieser Virusart zwischen Nagern und Fleischfressern.:List of content List of figures List of tables List of abbreviations 1 General introduction 1.1 Discovery of HEV 1.2 Taxonomy 1.3 Morphology 1.4 Genomic organisation 1.5 Viral replication 1.6 Hepatitis E in humans 1.7 Tools for HEV diagnosis 1.8 Therapy 1.9 Animal infections with HEV and HEV-like viruses 1.10 Experimental infections of animals 1.11 Geographical distribution 1.12 Transmission pathways 1.13 Epidemiology 1.14 Prevention 2 Aims of the study 3 Publications 3.1 Publication I 3.1.1 Summary of Publication I 3.1.2 Key messages of Publication I 3.1.3 Own contribution to Publication I 3.2 Publication II 3.2.1 Summary of Publication II 3.2.2 Key messages of Publication II 3.2.3 Own contribution to Publication II 3.3 Publication III 3.3.1 Summary of Publication III 3.3.2 Key messages of Publication III 3.3.3 Own contribution to Publication III 4 General discussion 4.1 HEV infections in various animal species 4.2 Prevalence of natural HEV infections in non-human primates 4.3 Prevalence of natural HEV infections in other zoo-housed mammals 4.4 Transmission pathways of HEV in a zoo-setting 4.5 Risk of virus transmission from zoo animals to humans 5 Conclusion and perspectives 6 Summary 7 Zusammenfassung 8 References List of animals investigated in the study List of publications Acknowledgements

Einleitung: Für die Nottötung von Ferkeln am landwirtschaftlichen Betrieb steht bisher kein praktikables und kostengünstiges einstufiges Verfahren zur Verfügung. Derzeit wird am häufigsten der stumpfe Schlag auf den Kopf für nicht lebensfähige Ferkel bis fünf Kilogramm Körpergewicht zur Betäubung angewendet. Anschließend müssen die Tiere entblutet werden, um den Todeseintritt sicherzustellen. Während die Effektivität des Kopfschlages stark von den Fähigkeiten der ausführenden Person abhängt und schlecht standardisierbar ist, wird das Entbluten häufig vom Personal aus hygienischen sowie emotionalen Gründen abgelehnt. Ziele der Untersuchung: In der vorliegenden Arbeit sollte die Wirksamkeit des modifizierten penetrierenden Bolzenschusses zur kombinierten Betäubung und Tötung von Saugferkeln und Ferkeln bis 30 Kilogramm Körpergewicht untersucht werden. Zudem sollte eine geeignete Fixierung entwickelt werden und die Gründe für eine Nottötung sollten weitestmöglich erhoben werden. Tiere, Material und Methoden: Vor- und Hauptuntersuchung fanden zwischen Februar 2016 und Mai 2017 an zwei landwirtschaftlichen Betrieben statt. Im Rahmen der Voruntersuchung wurden die Modifikationen an den verwendeten Schussapparaten festgelegt sowie die Apparate an 20 toten Ferkeln mit einem Gewicht von 0,55 bis 27,00 Kilogramm erprobt. Dabei wurde der optimale Ansatz des Schussapparates durch eine anschließende pathologische Untersuchung aller geschossenen Tiere bestimmt. Es wurden außerdem zwei unterschiedliche Fixierungseinrichtungen (Kopfstütze und Netz) zur sicheren Durchführung der Betäubung und Tötung per penetrierendem Bolzenschuss entwickelt. Im Rahmen der Hauptuntersuchung wurden 198 Ferkel in sechs Versuchsgruppen (VG) mit einem Gewicht von 0,48 bis 39,00 Kilogramm getötet (VG 1: <1,30 kg; VG 2: 1,30-1,99 kg; VG 3: 2,00-4,99 kg; VG 4: 5,00-9,99 kg; VG 5: 10,00-19,99 kg; VG 6: 20,00->30,00 kg). Dafür wurden zwei penetrierende Bolzenschussapparate (turbocut Jopp GmbH, Bad Neustadt a. d. Saale) verwendet, wobei ein Apparat für Ferkel mit einem Gewicht bis fünf Kilogramm zum Einsatz kam (Gerät „Drei Puffer“, Bolzenaustrittslänge: 5,3 cm) und der andere für die schwereren Tiere (Gerät „Blitz Kerner“, Bolzenaustrittslänge: 8,3 cm). Neben einer Allgemeinuntersuchung vor der Tötung wurde direkt nach dem Schuss das klinische Bild erhoben sowie anhand von Reflexprüfungen, Zeit bis zur letzten Bewegung, bis zur finalen Pupillendilatation bzw. bis zum Sistieren des Herzschlages die Effektivität der Betäubung und der anschließende lückenlose Übergang in den Tod bestimmt. Der Tötungsvorgang wurde dazu jeweils per Videokamera (Digitale HD-Videokamera, Sony® HDR-PJ 260 VE, Tokio, Japan) dokumentiert. 16 der während der Hauptuntersuchung getöteten Ferkel mit einem Gewicht von 0,66 bis 39,00 Kilogramm wurden außerdem pathologisch untersucht. Um den Einfluss der untersuchten Variablen Gewicht, Allgemeinbefinden und Genauigkeit des Ansatzes des Schussapparates auf die Gesamtkrampfdauer sowie auf die Zeitintervalle bis zur letzten Bewegung und bis zur finalen Pupillendilatation zu bestimmen, wurde jeweils eine Kovarianzanalyse durchgeführt. Der Kruskal- Wallis-Test wurde verwendet, um die Abhängigkeit der Variablen Gesamtkrampfdauer und Zeitintervall bis zur letzten Bewegung sowie bis zur finalen Pupillendilatation von den Versuchsgruppen zu überprüfen. Ergebnisse: Die häufigsten Gründe für eine Nottötung waren Gelenkschwellungen und –entzündungen (35,4 % der Tiere). Die angestrebte Schussposition (bei Saugferkeln ca. 1-2 cm und bei größeren Ferkeln ca. 3-3,5 cm über der Augenhöhe in der Medianen; Schussrichtung dabei möglichst parallel zur Körperlängsachse in Richtung Schwanz) wurde bei knapp einem Viertel (24 %) der geschossenen Tiere nicht ganz genau erreicht, sondern es ergaben sich leichte Abweichungen. Dennoch war die erzielte Effektivität der Betäubung und Tötung mit 98,5 % sehr gut und wurde nur bei einem Tier aufgrund von Atembewegungen als nicht ausreichend bewertet. Dieses und eines der beiden Tiere mit fraglicher Betäubungseffektivität wurden nachgeschossen. Die nur bei wenigen Ferkeln zunächst tonischen und ansonsten überwiegend klonischen Krämpfe endeten bei fast allen Ferkeln (94 %) innerhalb von zwei Minuten nach dem Schuss. Sie waren bei Tieren mit stark beeinträchtigtem Allgemeinbefinden signifikant kürzer als bei solchen mit einer nur mäßigen Beeinträchtigung (p < 0,0001). Die untersuchten Einflussfaktoren erklärten jedoch nur 13 % der Variabilität der Krampfdauer. Bei den meisten Ferkeln endeten die Bewegungen und trat die finale Pupillendilatation innerhalb von vier Minuten nach dem Schuss ein. Fünf Ferkel bewegten sich länger als zehn Minuten. Bei Ansatz des Schussapparates mit Abweichungen endeten die Bewegungen später (p = 0,041) und auch die finale Pupillendilatation trat später ein (p = 0,016). Die untersuchten Einflussfaktoren erklärten jedoch nur 2 % der Variabilität der Bewegungsdauer bzw. 6 % der Variabilität der Dauer bis zur finalen Pupillendilatation. Der Herzschlag war in 63 % der Fälle bereits vier Minuten nach dem Schuss nicht mehr auskultierbar, in 2,2 % der Fälle jedoch noch länger als zehn Minuten. Das Elektrokardiogramm zeigte noch länger eine Herzaktivität an. Diese hielt bei 56 % der Ferkel mehr als zehn Minuten nach dem Schuss an. Die pathologischen Untersuchungen belegten, dass bei allen untersuchten Tieren das Stammhirn in unterschiedlichem Umfang zerstört worden war. Schlussfolgerungen: Die Untersuchung hat gezeigt, dass der modifizierte penetrierende Bolzenschuss ein praktikables und gut standardisierbares einstufiges Betäubungs- und Tötungsverfahren und damit ein sicheres Verfahren zur Nottötung von Ferkeln bis 30 Kilogramm Körpergewicht ist. Eine entsprechende Änderung der Tierschutz-Schlachtverordnung wird empfohlen. Der Schussbolzen verursacht zum einen eine Betäubung und wirkt des Weiteren tödlich durch eine Zerstörung des Stammhirns entsprechend der Wirkungsweise eines Gehirn-/Rückenmarkzerstörers. Nachteilig auf die Durchführbarkeit der Methode könnte sich die starke Krampfaktivität nach dem Schuss auswirken. Auch aufgrund des Blutverlustes aus dem Schussloch kann sie von Anwendern und Zuschauern aus ästhetischen Gründen abgelehnt werden. Im Anschluss an die Untersuchung konnte ein praxistauglicher Leitfaden für die Durchführung der Nottötung von Ferkeln bis 30 Kilogramm Lebendgewicht am landwirtschaftlichen Betrieb per Bolzenschuss als Ein-Schritt-Methode erstellt werden. / Introduction: There is currently no practical and cost-effective one-stage procedure available for the emergency killing of piglets on farm. At the moment, the percussive blow to the head is most commonly used for non-viable piglets up to five kilograms for stunning. The stunning must be followed by the bleeding of the animals to ensure their death. The effectiveness of the percussive blow to the head is heavily depending on the skills of the operator and difficult to standardize. Bleeding is often rejected by the staff for hygienic and emotional reasons. Objective: The aim of this work was to investigate the effectiveness of the modified penetrating captive bolt as a procedure for the combined stunning and killing of suckling piglets and piglets up to 30 kilograms of body weight. In addition, an appropriate fixation device should have been developed and the reasons for an emergency killing should have been investigated as far as possible. Animals, material and methods: The preliminary as well as the main investigation took place between February 2016 and May 2017 on two farms. In the course of the preliminary investigation, the modifications to the captive bolt devices were determined and the devices were tested on 20 dead piglets weighing between 0.55 and 27.00 kilograms. The optimal position for the application of the captive bolt device was determined by a subsequent pathological examination of all the animals shot. Additionally, two different fixation devices (headrest and net) were developed for the safe execution of the stunning and killing by penetrating captive bolt. As part of the main investigation, a total of 198 piglets in six groups (VG) weighing between 0.48 and 39.00 kilograms were killed (VG 1: <1.30 kg; VG 2: 1.30-1.99 kg; VG 3: 2.00-4.99 kg; VG 4: 5.00-9.99 kg; VG 5: 10.00-19.99 kg; VG 6: 20.00->30.00 kg). For this purpose, two penetrating captive bolt devices (turbocut Jopp GmbH, Bad Neustadt a. d. Saale, Germany) were used, one for piglets weighing up to five kilograms (device 'Drei Puffer', bolt exit length: 5.3 cm) and the other one for the heavier animals (device 'Blitz Kerner', bolt exit length: 8.3 cm). In addition to a general examination before killing, the clinical presentation was recorded immediately after the shot and the effectiveness of the stunning and the subsequent complete transition to death were determined on the basis of reflex tests, time until the last movement, until the final dilatation of the pupil and until the cessation of cardiac activity. The killing process was documented by a video camera (digital HD-video camera, Sony® HDR-PJ 260 VE, Tokyo, Japan). 16 of the piglets killed during the main investigation, weighing from 0.66 to 39.00 kilograms, were also examined pathologically. In order to determine the influence of the variables weight, general condition - 95 - and accuracy of the shooting position on the total convulsion duration as well as on the time intervals to the last movement and up to the final pupil dilation, analysis of covariance was performed. The Kruskal-Wallis-test was used to check the dependence of the variables total convulsion duration and time interval to the last movement as well as to the final pupil dilation on the experimental groups. Results: The swelling and the inflammation of the joints were the most frequent causes for an emergency killing (34.5% of the animals). The desired position for the application of the captive bolt gun (approx. 1-2 cm above eye level in the median for suckling piglets and approx. 3-3.5 cm above eye level in the median for larger piglets; the direction of the shot should be parallel to the body's longitudinal axis in the direction of the tail) was not exactly achieved in almost a quarter of the animals shot (24%), but slight deviations occurred. Nevertheless, the effectiveness of the stunning and killing was very good with 98.5% and only one animal was evaluated as insufficient due to breathing movements. This and one of the two animals with questionable stunning effectiveness were reshot. The initially tonic cramps in only a few piglets and otherwise predominantly clonic cramps ended in almost all piglets (94%) within two minutes after the shot. They were significantly shorter in animals with severely impaired general condition than in those with only moderate impairment (p < 0.0001). However, the factors investigated explained only 13% of the variability of the total convulsion duration. For most piglets, the movements ended and the final dilatation of the pupil occurred within four minutes after the shot. Five piglets moved for more than ten minutes. When the captive bolt device was attached with deviations, the movements ended later (p = 0.041) and the final dilatation of the pupil also occurred later (p = 0.016). However, the factors investigated explained only 2% of the variability of the movement duration and 6 % of the variability of the duration until the final dilatation of the pupil. In 63% of the cases, the heartbeat could no longer be detected by stethoscope four minutes after the shot, but in 2.2% of the cases it was still longer than ten minutes. The electrocardiogram showed even longer heart activity. In 56% of the piglets this activity lasted more than ten minutes after the shot. The pathological examinations showed that the brain stem had been destroyed to varying degrees in all the animals examined. Conclusions: The investigation has shown that the modified penetrating captive bolt is a practicable and well standardizable single-stage stunning and killing procedure and thus a safe method for the emergency killing of piglets up to 30 kilograms of body weight. A corresponding amendment to the national Animal Welfare Slaughter Ordinance is recommended. The bolt leads to stunning and it also acts fatally by destroying the brainstem according to the mode of action of pithing. The strong convulsive activity after the shot could have a negative effect on the feasibility of the method. It can also be rejected by users and spectators for aesthetic reasons due to the loss of blood from the shot hole. Following the study, a practical guide for carrying out the emergency killing of piglets up to 30 kg of live weight on farm by captive bolt as a one-step method could be drawn up.

Einleitung Erkrankungen des Bewegungsapparates haben bei Milchkühen eine hohe wirtschaftliche Bedeutung sowie enorme Auswirkungen auf das Tierwohl. Etwa 90 % der Lahmheiten beim Rind werden durch Klauenerkrankungen hervorgerufen. Die Ursachen dieser Klauenerkrankungen sind multifaktoriell und umfassen tier- und umweltassoziierte Faktoren. Die Pododermatitis aseptica diffusa ist eine der wichtigsten Ursachen für die Entstehung von umschriebenen Klauenlederhautentzündungen. In ihrer Pathogenese spielen Veränderungen der Zehendurchblutung eine zentrale Rolle. Die Pulsed-Wave (PW)-Dopplersonographie ist eine nicht invasive Technik zur Beurteilung des Blutflusses an Gefäßen und zur Untersuchung der Durchblutung von Organen. Jedoch liegen keine PW-Dopplersonographischen Untersuchungen an der Zehe des Rindes in der Literatur vor. Ziele der Untersuchungen Ziel der Untersuchungen war es, die Zehendurchblutung bei Rindern, die an einer Pododermatitis circumscripta solearis oder parietalis litten, im Milchviehbetrieb zu erfassen. Dazu wurde in einem ersten Schritt die Methodik der PW-Dopplersonographie an der Zehe der Hintergliedmaßen von gesunden Kühen etabliert. In einem zweiten Schritt wurden Blutflussmerkmale an den Hintergliedmaßen lahmer Kühe, die an einer Pododermatitis circumscripta solearis oder parietalis litten, erfasst, um Auswirkungen der Entzündung sowie weiterer als relevant erscheinender Einflussfaktoren für die Zehendurchblutung zu untersuchen. Material und Methoden In der Publikation 1 wurden 22 gesunde Deutsch Holstein Kühe einbezogen. Die Versuchstiere wurden im Betrieb einer klinischen Untersuchung inklusive einer Lahmheitsbeurteilung sowie einer Klauenpflege aller Gliedmaßen unterzogen. Am zweiten Versuchstag wurde eine sonographische Untersuchung beider Hintergliedmaßen am stehenden Tier durchgeführt. Zur sonographischen Untersuchung wurde das MyLab One (Esaote Deutschland GmbH) mit einem Linearschallkopf (10 MHz) ohne Vorlaufstrecke verwendet. Mittels Brightness(B)-Mode wurden Weichteilgewebe, synoviale Einrichtungen und Blutgefäße distal des Tarsus untersucht. In der Arteria (A.) interdigitalis wurde der Blutfluss mittels PW-Dopplersonographie beurteilt. Die Auswertung der Daten erfolgte mit dem Programm MyLap Desk auf einem Laptop. In die Publikation 2 wurden 33 lahme und 11 gesunde Deutsch Holstein Kühe einbezogen. Die lahmen Kühe litten an einer superfiziellen bis profunden Pododermatitis an der Außenklaue einer Hintergliedmaße. Die klinische und sonographische Untersuchung erfolgte wie in der Publikation 1 beschrieben. Für die statistische Bearbeitung der Daten wurde die procedure mixed (SAS, Version 9.4) verwendet. Ergebnisse In den Publikationen 1 und 2 konnte an 112 von 132 Hintergliedmaßen bei 66 Kühen ein auswertbares PW-Doppler-Signal gemessen werden. Bei 17 der 20 nicht auswertbaren Hintergliedmaßen lag nur eine mäßige B-Mode-Bildqualität vor. Die lahmen Kühe trippelten bei der sonographischen Untersuchung mehr als die gesunden Kühe. Blutflusskurventypen mit einem niedrigen peripheren Gefäßwiderstand liegen vor allem an den Hintergliedmaßen lahmer Kühe und Kurventypen mit einem hohen Widerstand am häufigsten bei gesunden Kühen vor. Lahme Kühe haben im Vergleich zu nicht-lahmen Kühen einen erhöhten Gefäßdurchmesser (D) und eine gesteigerte Blutflussrate (BF) sowie enddiastolische Blutflussgeschwindigkeit. Es bestehen keine Unterschiede zwischen der betroffenen Gliedmaße und der Gegengliedmaße lahmer Kühe. Ein numerisch höherer D, eine höhere BF sowie maximale systolische und maximale mittlere Blutflussgeschwindigkeit liegen bei Kühen mit einer mittelgradigen Lahmheit vor. Schlussfolgerungen Die PW-Dopplersonographie in Kombination mit dem in der Studie verwendeten Untersuchungsgang ist für die Messung des Blutflusses in der A. interdigitalis an den Hintergliedmaßen des Rindes sehr gut geeignet. Sowohl die bei den Kühen gefundenen Blutflusskurvenprofile als auch die quantitativen Blutflussmerkmale sind mit Werten von Pferden vergleichbar. Es liegt eine gesteigerte Durchblutung an den betroffenen Zehen und denen der Gegengliedmaße von lahmen Kühen im Vergleich zu gesunden Kühen vor. Nicht nur das Vorliegen einer umschriebenen Klauenlederhautentzündung, sondern auch ihr zeitlicher Verlauf, die Auswirkungen einer aktivierten Entzündungskaskade, das Vorliegen einer chronischen Klauenrehe und vor allem die Gewichtsbelastung und die Gewichtsverschiebung zwischen den Hintergliedmaßen müssen in die Beurteilung des digitalen Blutflusses einbezogen werden. Die erstmalig an der Rinderzehe ermittelten Blutflussdaten stellen eine gute Grundlage für weitere Forschungen auf dem Gebiet der Klauenrehe-Pathogenese dar.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Pododermatitis aseptica diffusa beim Rind 3 2.1.1 Definition 3 2.1.2 Symptomatik 3 2.1.2.1 Klinisches Stadium 3 2.1.2.1.1 Akute Form 3 2.1.2.1.2 Subakute Form 4 2.1.2.1.3 Chronische Form 4 2.1.2.2 Subklinisches Stadium 5 2.1.3 Ätiologie 5 2.1.3.1 Fütterung 5 2.1.3.1.1 Zusammenhang zwischen Fütterung und Dysfunktion des Blutgefäßsystems der Zehe 5 2.1.3.1.2 Kohlenhydrate 7 2.1.3.1.3 Proteine und Aminosäuren 9 2.1.3.1.4 Lipide 10 2.1.3.1.5 Spurenelemente 10 2.1.3.1.5.1 Kupfer 10 2.1.3.1.5.2 Zink 10 2.1.3.1.5.3 Mangan 11 2.1.3.1.5.4 Selen 11 2.1.3.1.6 Vitamine 11 2.1.3.1.6.1 Biotin 11 2.1.3.1.6.2 Vitamine A, D, E 12 2.1.3.1.7 Toxine 12 2.1.3.1.8 Bewertung der Versorgung mit Mineralstoffen, Spurenelementen und Vitaminen für die Klauengesundheit 12 2.1.3.2 Mechanische Faktoren 13 2.1.3.2.1 Digitales Fettpolster 13 2.1.3.2.2 Hypertrophie der Außenklaue an den Hintergliedmaßen 14 2.1.3.2.3 Dünne Sohlen 14 2.1.3.3 Hormonelle Veränderungen während der Transitphase 15 2.1.3.4 Haltung 17 2.1.4 Pathogenese 18 2.1.5 Reheassoziierte Klauenlederhautentzündungen 19 2.2 Anatomie des Blutgefäßsystems beim Rind 20 2.2.1 Arterien der Hintergliedmaße 20 2.2.1.1 Arterien am Ober- und Unterschenkel 20 2.2.1.2 Arterien an Mittelfuß und Zehen 21 2.2.1.2.1 Plantares System 21 2.2.1.2.2 Dorsales System 21 2.2.2 Venen der Hintergliedmaße 21 2.2.2.1 Venen am Ober- und Unterschenkel 21 2.2.2.2 Venen an Mittelfuß und Zehen 22 2.2.2.2.1 Plantares System 22 2.2.2.2.2 Dorsales System 22 2.2.3 Blutgefäßsystem der Klauen 23 2.2.3.1 Arterien 23 2.2.3.2 Venen 23 2.2.3.3 Arterio-venöse Anastomosen 24 2.3 Bildgebende Verfahren zur Darstellung des Gefäßsystems 24 2.3.1 Allgemein 24 2.3.2 Brightness Mode Sonographie 25 2.3.2.1 Prinzip 25 2.3.2.2 Allgemeine Anwendung an der Gliedmaße 25 2.3.2.3 Spezielle Anwendung zur Untersuchung des Blutgefäßsystems an der Gliedmaße distal des Tarsus 26 2.3.3 Pulsed-Wave-Dopplersonographie 27 2.3.3.1 Prinzip 27 2.3.3.2 Merkmale 29 2.3.3.3 Allgemeine Anwendung 30 2.3.3.4 Anwendung an der Gliedmaße 30 2.3.4 Weitere bildgebende Verfahren 33 2.3.4.1 Angiographie 33 2.3.4.1.1 Prinzip 33 2.3.4.1.2 Anwendung an der Gliedmaße 34 2.3.4.2 Szintigraphie 34 2.4 Zusammenfassende Schlussfolgerungen aus dem Literaturstudium 35 3 Publikation 1 37 4 Publikation 2 47 5 Diskussion 59 5.1 Auswahl des Messpunktes und Messbarkeit des Blutflusses 59 5.2 Verhalten 60 5.3 Gliedmaßenstellung 60 5.4 Qualitative Blutflussmerkmale 61 5.5 Quantitative Blutflussmerkmale 62 6 Zusammenfassung 66 7 Summary 68 8 Literaturverzeichnis 70 9 Danksagung 96 / Introduction Diseases of the locomotor system in dairy cattle have a huge economic and welfare importance. Nearly 90 % of lameness in cattle is caused by claw disease. The reasons are multifactorial and include animal as well as environmental factors. Claw horn disruption is the main cause for the development of claw horn lesions. Changes in the blood circulation of the toes play an essential role in their pathogenesis. Pulsed-Wave (PW)-Doppler ultrasonography is a non-invasive technique to evaluate the flow in blood vessels and to examine the blood circulation of an organ. However, there have not been any PW-Doppler ultrasonographical investigations for the bovine limb in the literature yet. Aims The objective of this investigation is to measure the blood flow of the toes in dairy cattle suffering from sole ulcer or white line disease in dairy farms. In a first step the PW-Doppler ultrasonography was established at the toe of hindlimbs in healthy dairy cattle. In a second step blood flow variables in the hindlimbs of lame cows affected by a sole ulcer or white line disease were recorded to evaluate the consequence of inflammation as well as to examine further factors seem to influence the blood flow of the toes. Material and Methods Twenty-two German Holstein cows were included in the first publication. The cows were examined clinically in the farm including an evaluation of the lameness score as well as a claw trimming of all limbs. One day after an ultrasonography was performed in standing position in both hind limbs. For the examination a MyLabOne (Esaote Deutschland GmbH) with a linear transducer without a standoff pad was used. Soft tissue, synovial structures and blood vessels distal of the tarsal region were examined by using a Brightness (B)-mode ultrasonography. In the interdigital arteria the blood flow was measured by PW-Doppler ultrasonography. The analysis of the data was carried out by the program MyLabDesk on a laptop. The second publication included 33 lame and 11 healthy German Holstein cows. The lame cows suffered from a superficial too profound sole ulcer or white line disease at the outer claw of one hind limb. The clinical and ultrasonographical examination took place analogically to the first publication. For the statistical analyses the MIXED procedure (SAS, version 9.4) was used. Results Combining both publications in 112 of 132 hindlimbs a usable PW-Doppler signal was generated. Seventeen of the 20 not usable signals the B-mode quality was moderate. During the ultrasonography lame cows pattered their limbs more often than healthy cows. Blood flow profiles with a low peripheral resistance are more common in the hindlimbs of lame cows and profiles with a high peripheral resistance are most frequent in healthy cows. Lame cows have a higher vessel diameter (D), blood flow rate (BF) and end-diastolic blood flow velocity compared to healthy cows. There was no difference in the affected compared to the opposite limbs of lame cows. A numerical higher D, BF as well as maximum systolic and maximum time-averaged mean blood flow velocity occurred in moderate lame cows compared to mild lame cows. Conclusions The PW-Doppler ultrasonography is well suited for the evaluation of the blood flow in the bovine interdigital artery at the hindlimbs. The observed blood flow profiles as well as quantitative blood flow parameters are comparable to data in horses. There is an increased blood circulation in the affected and the opposite limb of lame cows compared to healthy cows. Not only the existence of the claw horn lesions but also their chronological progress, the influence of the inflammatory cascade, the availability of chronic claw horn disruption and especially weight bearing and weight shifting between hindlimbs have to be considered in the assessment of the blood flow of toes. The for the first-time generated blood flow parameters provide a good basis for further investigations in the topic of claw horn disruption pathogenesis.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Pododermatitis aseptica diffusa beim Rind 3 2.1.1 Definition 3 2.1.2 Symptomatik 3 2.1.2.1 Klinisches Stadium 3 2.1.2.1.1 Akute Form 3 2.1.2.1.2 Subakute Form 4 2.1.2.1.3 Chronische Form 4 2.1.2.2 Subklinisches Stadium 5 2.1.3 Ätiologie 5 2.1.3.1 Fütterung 5 2.1.3.1.1 Zusammenhang zwischen Fütterung und Dysfunktion des Blutgefäßsystems der Zehe 5 2.1.3.1.2 Kohlenhydrate 7 2.1.3.1.3 Proteine und Aminosäuren 9 2.1.3.1.4 Lipide 10 2.1.3.1.5 Spurenelemente 10 2.1.3.1.5.1 Kupfer 10 2.1.3.1.5.2 Zink 10 2.1.3.1.5.3 Mangan 11 2.1.3.1.5.4 Selen 11 2.1.3.1.6 Vitamine 11 2.1.3.1.6.1 Biotin 11 2.1.3.1.6.2 Vitamine A, D, E 12 2.1.3.1.7 Toxine 12 2.1.3.1.8 Bewertung der Versorgung mit Mineralstoffen, Spurenelementen und Vitaminen für die Klauengesundheit 12 2.1.3.2 Mechanische Faktoren 13 2.1.3.2.1 Digitales Fettpolster 13 2.1.3.2.2 Hypertrophie der Außenklaue an den Hintergliedmaßen 14 2.1.3.2.3 Dünne Sohlen 14 2.1.3.3 Hormonelle Veränderungen während der Transitphase 15 2.1.3.4 Haltung 17 2.1.4 Pathogenese 18 2.1.5 Reheassoziierte Klauenlederhautentzündungen 19 2.2 Anatomie des Blutgefäßsystems beim Rind 20 2.2.1 Arterien der Hintergliedmaße 20 2.2.1.1 Arterien am Ober- und Unterschenkel 20 2.2.1.2 Arterien an Mittelfuß und Zehen 21 2.2.1.2.1 Plantares System 21 2.2.1.2.2 Dorsales System 21 2.2.2 Venen der Hintergliedmaße 21 2.2.2.1 Venen am Ober- und Unterschenkel 21 2.2.2.2 Venen an Mittelfuß und Zehen 22 2.2.2.2.1 Plantares System 22 2.2.2.2.2 Dorsales System 22 2.2.3 Blutgefäßsystem der Klauen 23 2.2.3.1 Arterien 23 2.2.3.2 Venen 23 2.2.3.3 Arterio-venöse Anastomosen 24 2.3 Bildgebende Verfahren zur Darstellung des Gefäßsystems 24 2.3.1 Allgemein 24 2.3.2 Brightness Mode Sonographie 25 2.3.2.1 Prinzip 25 2.3.2.2 Allgemeine Anwendung an der Gliedmaße 25 2.3.2.3 Spezielle Anwendung zur Untersuchung des Blutgefäßsystems an der Gliedmaße distal des Tarsus 26 2.3.3 Pulsed-Wave-Dopplersonographie 27 2.3.3.1 Prinzip 27 2.3.3.2 Merkmale 29 2.3.3.3 Allgemeine Anwendung 30 2.3.3.4 Anwendung an der Gliedmaße 30 2.3.4 Weitere bildgebende Verfahren 33 2.3.4.1 Angiographie 33 2.3.4.1.1 Prinzip 33 2.3.4.1.2 Anwendung an der Gliedmaße 34 2.3.4.2 Szintigraphie 34 2.4 Zusammenfassende Schlussfolgerungen aus dem Literaturstudium 35 3 Publikation 1 37 4 Publikation 2 47 5 Diskussion 59 5.1 Auswahl des Messpunktes und Messbarkeit des Blutflusses 59 5.2 Verhalten 60 5.3 Gliedmaßenstellung 60 5.4 Qualitative Blutflussmerkmale 61 5.5 Quantitative Blutflussmerkmale 62 6 Zusammenfassung 66 7 Summary 68 8 Literaturverzeichnis 70 9 Danksagung 96

Einleitung Die Kuhpockenvirusinfektion (CPXV-Infektion) ist eine sporadisch auftretende, meldepflichtige Erkrankung mit zoonotischem Potenzial. Sie wurde in den letzten sechs Jahrzehnten in vielen Säugetierspezies inkl. des Menschen beschrieben und erforscht. Sie äußert sich in zwei Verlaufsformen: mild, lokalisiert, selbstlimitierend oder generalisiert, dramatisch bis letal. Als Erregerreservoir dienen dem Virus wildlebende Nager (Wühlmäuse). Aktuell ist für diese Infektion keine kausale Therapie zugelassen, Prävention kann mittels prophylaktischer Impfung mit dem Modifizierten Vaccinia Virus Ankara (MVA)-Impfstoff erzielt werden. Für Neuweltkameliden wurde die CPXV-Infektion bisher nur dreimal beschrieben. Detaillierte Erkenntnisse zur Epidemiologie, klinischem Erscheinungsbild und Prävention dieser Infektion bei Neuweltkameliden fehlen. Vier unabhängige Cluster von CPXV-Infektion in ostdeutschen Alpakabeständen in nur fünf Jahren, bekannt geworden durch fünf Alpakas mit generalisierter CPXV-Infektion mit jeweils letalem Ausgang als Patienten der Klinik für Klauentiere Leipzig, gaben Anlass, die Infektion bei dieser Spezies genauer zu untersuchen. Ziele der Untersuchungen Ziel der Studie war, auf Basis einer Literaturrecherche einen Überblick über das Wesen der CPXV-Infektion und ihre Relevanz bei Neuweltkameliden zu gewinnen. Anhand von Bestandsuntersuchungen in vier Alpakabeständen sollten Informationen zur Epidemiologie der CPXV-Infektion mit Erregernachweis im Einzeltier, Erregerverbreitung in der Herde und Erregerreservoir gesammelt werden. Ebenso wurde in zwei der vier Alpakabestände eine Bestandsimpfung mit dem MVA-Impfstoff durchgeführt, um die Verträglichkeit und die Immunogenität dieses Impfstoffes beim Alpaka zu überprüfen. Tiere, Material und Methoden Vier Alpakabestände (107 Alpakas) wurden zweimal im Abstand von 19 – 54 Tagen besucht. Anhand der klinischen Untersuchung und verschiedener Proben (Blut, Tupferproben, Krusten von Hautläsionen, Kot) wurden CPXV-infizierte Tiere identifiziert. Wildlebende Nager als potenzielles Erregerreservoir wurden in der Umgebung der Bestände gefangen. Ein indirekter Immunfluoreszenztest (IFA) wurde zum Nachweis CPXV-spezifischer Antikörper aus dem Serum (Alpakas) bzw. Serum/Transsudat (Nager) eingesetzt, eine real-time PCR diente zum Nachweis von CPXV-spezifischer DNA aus Kot/Tupferproben/Krusten (Alpakas) bzw. Organproben (Nager). In zwei Alpakabeständen wurden 94 Tiere mit dem MVA-Impfstoff zweimal im Abstand von vier Wochen geimpft. Eine Ausnahmegenehmigung nach §17c Abs. 4 Nr. 2 Buchstabe a) des Tierseuchengesetzes vom 22. Juni 2004 (BGBl.I S. 1260) lag für beide Bestände vor. Vier Wochen nach jeder Impfung und 6 bzw. 12 Monate nach der 2. Impfung wurden von allen Tieren Serum (für IFA) und Tupferproben (für PCR) entnommen. Etwaige Impfreaktionen wurden vier Wochen nach jeder Impfung aufgezeichnet. Bei 14 Crias wurde 2 – 12 Wochen post partum eine Serumprobe auf spezifische maternale Antikörper untersucht. Ergebnisse Insgesamt wurden 28 von 107 Tieren mittels IFA und/oder PCR als CPXV-infiziert identifiziert. Die Seroprävalenz pro Bestand schwankte zwischen 16,1 % und 81,2 %. Auch beim Alpaka traten zwei klinische Verlaufsformen auf: mild, lokalisiert, selbstlimitierend vs. generalisiert, letal. In zwei Beständen wurden CPXV-spezifische Antikörper in den gefangenen Nagern gefunden. Im dritten Bestand konnte CPXV aus einer Feldmaus (Microtus arvalis) isoliert werden. Vollgenomsequenzierung dieses Isolates und der Vergleich mit dem Genom von CPXV aus einem Alpaka des gleichen Bestandes ergaben 99,997 % Übereinstimmung. In diesem Bestand wurde CPXV an einer Bürste zur Fellpflege nachgewiesen, die Erregerübertragung durch indirekten Tierkontakt und tierbezogene Utensilien erscheint bei Alpakas am wahrscheinlichsten. Die MVA-Impfung war auch bei Alpakas sicher und gut verträglich. Nach zweimaliger Grundimmunisierung konnte eine Antikörper-Seroprävalenz pro Bestand von 81,3 % bzw. 91,7 % nachgewiesen werden. Im Laufe eines Jahres sank diese auf 15,6 % bzw. 45,8 %, Neuerkrankungen wurden nicht detektiert. In 50,0 % der beprobten Crias wurden maternale Antikörper nachgewiesen. Schlussfolgerungen Das ubiquitäre Erregerreservoir Wühlmaus in Verbindung mit an Popularität zunehmenden Alpakas, als vollempfängliche Spezies für CPXV weisen auf ein gesteigertes Risiko für zukünftige zoonotische CPXV-Infektionen hin. Die MVA-Impfung schützt Alpakas erfolgreich vor einer generalisierten CPXV-Infektion. Die Dauer des Impfschutzes und geeignete Auffrischungs-Impfregime gilt es in Langzeitstudien zu erforschen.:Inhalt 1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Das Alpaka 2.1.1 Zoologische Einordnung, Herkunft, Nutzung 2.1.2 Haltung 2.1.3 Viruserkrankungen bei Neuweltkameliden in Europa 2.2 Die Kuhpockenvirusinfektion 2.2.1 Ätiologie 2.2.2 Wirtsspektrum und Erregerreservoir 2.2.3 Diagnostik 2.2.4 Klinisches Erscheinungsbild 2.2.5 Differentialdiagnosen 2.2.6 Therapie/Prophylaxe 2.3 Der MVA-Impfstoff 2.4 Schlussfolgerung aus der Literaturrecherche und Zielstellung 3 Publikation 1 4 Publikation 2 5 Publikation 3 6 Diskussion 7 Zusammenfassung 8 Summary 9 Literaturverzeichnis 10 Danksagung / Introduction Cowpox virus (CPXV) infection is a reportable and potentially zoonotic disease that occurs sporadically in a variety of animals and in humans. It has been extensively researched and described in both domestic and zoo animals as well as in humans. Although infected individuals generally have a mild form of disease, cases of fatal generalized CPXV infection have also been described. Prevention by prophylactic vaccination using modified vaccinia virus Ankara (MVA) vaccine is the only method of protecting animals against disease. CPXV infection has been described in South American camelids, but data on its epidemiology, clinical features and prevention are lacking. Four CPXV outbreaks occurred in unrelated alpaca herds in Eastern Germany in a five-year period. The diagnosis in those herds was based on five cases with severe, generalized and lethal CPXV infection referred to the Department for Ruminants and Swine in Leipzig. The outbreaks provided us with an opportunity to better understand CPXV-infection in this species. Aims of the study The first aim of the study was to conduct a literature review of the clinical features of CPXV infection in South American Camelids and to compare their clinical signs with those of other animal species. The second goal was to evaluate the epidemiology of CPXV infection in four alpaca herds by evaluating the mode of virus transmission and the occurrence of CPXV in individual alpacas and in putative reservoir hosts. The third goal was to determine the safety and immunogenicity of MVA vaccine in alpacas by using in a prime-boost MVA vaccination regimen in two alpaca herds. Material and methods Four alpaca herds (107 animals) were evaluated on two separate occasions, and samples (serum, swab samples, crusts of suspicious pox lesions, feces) were collected to identify CPXV-infected animals. Wild small mammals were trapped on the alpaca farms to investigate the potential source of infection. Serum (alpacas, rodents) and/or transudate (rodents) samples were used to detect CPXV-specific antibodies using an indirect immunofluorescence assay (IFA). Swab samples, crusts and feces (alpacas) or organ tissue (rodents) were used for the detection of CPXV-specific DNA in a real-time PCR. A total of 94 animals from two alpaca herds were vaccinated twice with MVA vaccine. A special exemption was obtained from the relevant Ministries of the Federal States under German law. Blood samples (serum, IFA) and swab samples (PCR) were collected 4 weeks after prime and boost vaccination as well as 6 and 12 months after boost vaccination. In 14 crias, 1 blood sample was collected 2 – 12 weeks after birth to determine the presence of specific maternal antibodies (serum, IFA). Results A total of 28 of 107 animals were diagnosed with CPXV using IFA and/or PCR. Herd seroprevalence ranged from 16.1% to 81.2%. The clinical signs in infected animals were mostly mild, localized and self-limiting, but 5 animals had generalized signs and died. In two herds, CPXV-specific antibodies were found in the local rodent population. In the third herd, CPXV was isolated from a common vole (Microtus arvalis); full genome sequencing and comparison with the genome of CPXV from an alpaca on the same farm revealed a 99.997% match. Virus transmission through indirect contact seems likely because CPXV-specific DNA was detected on a brush used for grooming. MVA vaccine was well tolerated and safe in vaccinated alpacas. Seroprevalence after booster vaccination was 81.3% in one herd and 91.7% in the other. Detectable antibody titers declined to 15.6% and 45.8% over a 12-month period after booster vaccination. New CPXV infections were not detected in this period. Specific maternal antibodies were detected in 50.0% of newborn crias. Conclusions With the recent increase in their popularity, alpacas may pose an increased risk of zoonotic disease spread because of their susceptibility to CPXV infection and their relatively close proximity to reservoir hosts such as rodents. Prevention of generalized CPXV infection in alpacas using MVA vaccine appears feasible. The duration of immunity and appropriate booster vaccination regimens need to be verified in long-term studies.:Inhalt 1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Das Alpaka 2.1.1 Zoologische Einordnung, Herkunft, Nutzung 2.1.2 Haltung 2.1.3 Viruserkrankungen bei Neuweltkameliden in Europa 2.2 Die Kuhpockenvirusinfektion 2.2.1 Ätiologie 2.2.2 Wirtsspektrum und Erregerreservoir 2.2.3 Diagnostik 2.2.4 Klinisches Erscheinungsbild 2.2.5 Differentialdiagnosen 2.2.6 Therapie/Prophylaxe 2.3 Der MVA-Impfstoff 2.4 Schlussfolgerung aus der Literaturrecherche und Zielstellung 3 Publikation 1 4 Publikation 2 5 Publikation 3 6 Diskussion 7 Zusammenfassung 8 Summary 9 Literaturverzeichnis 10 Danksagung

Die Technik der intravitrealen Gentamicin Injektion darzulegen, die Auswirkungen dieser auf die klinischen Symptome von Uveitiden, sowie die möglichen unmittelbaren Komplikationen (innerhalb von 24 Stunden) und längerfristigen Komplikationen (30 bis 780 Tage) die mit dieser Technik verbunden sein können, zu beschreiben. Zusätzlich wurde der okuläre und systemische Leptospiren- Status ermittelt und der Einfluss dieser auf das Behandlungsergebnis untersucht.:Table of Contents 1 INTRODUCTION 1 2 LITERATURE OVERVIEW 2 2.1 Etiology and pathogenesis 2 2.1.1 Proposed etiologies 2 2.1.2 ERU: an immune mediated disease 3 2.2 Leptospirosis and ERU 4 2.2.1 Genetic predisposition for ERU 6 2.3 Definition of ERU 7 2.3.1 Classification and syndromes 7 2.3.2 Clinical symptoms 8 2.4 Diagnostic testing for ERU (Leptospira) 8 2.4.1 Sample collection (aqueous humor, vitreous humor, serum) 8 2.4.2 Methodology 9 2.4.2.1 Microagglutination test (MAT) 9 2.4.2.2 Polymerase chain reaction (PCR) 10 2.4.2.3 Cultures 10 2.5 Treatment of ERU 10 2.5.1 Medical management 10 2.5.2 Intravitreal and suprachoroidal injections 11 2.5.2.1 Intravitreal rapamycin injections 11 2.5.2.2 Intravitreal triamcinolone injections 11 2.5.2.3 Suprachoroidal triamcinolone injections 12 2.5.2.4 Low-dose intravitreal gentamicin injections 12 2.5.3 Surgical procedures 13 2.5.3.1 Suprachoroidal cyclosporine implants 13 2.5.3.2 Pars plana vitrectomy 14 3 PUBLICATIONS 16 3.1 Intravitreal injection of low-dose gentamicin for the treatment of recurrent or persistent uveitis in horses: Preliminary results 16 3.2 Medical and Surgical Management of Equine Recurrent Uveitis 29 4 DISCUSSION 47 5 ZUSAMMENFASSUNG 51 6 SUMMARY 52 7 REFERENCES 53 / To describe the intravitreal gentamicin injection technique, report the effects of the injection on the clinical signs of uveitis and to describe the associated peri-injection (within 24 hours) and post-injection complications (30 to 780 days). Additionally, evaluation of the systemic and ocular Leptospira status and its effects on the treatment outcome was performed.:Table of Contents 1 INTRODUCTION 1 2 LITERATURE OVERVIEW 2 2.1 Etiology and pathogenesis 2 2.1.1 Proposed etiologies 2 2.1.2 ERU: an immune mediated disease 3 2.2 Leptospirosis and ERU 4 2.2.1 Genetic predisposition for ERU 6 2.3 Definition of ERU 7 2.3.1 Classification and syndromes 7 2.3.2 Clinical symptoms 8 2.4 Diagnostic testing for ERU (Leptospira) 8 2.4.1 Sample collection (aqueous humor, vitreous humor, serum) 8 2.4.2 Methodology 9 2.4.2.1 Microagglutination test (MAT) 9 2.4.2.2 Polymerase chain reaction (PCR) 10 2.4.2.3 Cultures 10 2.5 Treatment of ERU 10 2.5.1 Medical management 10 2.5.2 Intravitreal and suprachoroidal injections 11 2.5.2.1 Intravitreal rapamycin injections 11 2.5.2.2 Intravitreal triamcinolone injections 11 2.5.2.3 Suprachoroidal triamcinolone injections 12 2.5.2.4 Low-dose intravitreal gentamicin injections 12 2.5.3 Surgical procedures 13 2.5.3.1 Suprachoroidal cyclosporine implants 13 2.5.3.2 Pars plana vitrectomy 14 3 PUBLICATIONS 16 3.1 Intravitreal injection of low-dose gentamicin for the treatment of recurrent or persistent uveitis in horses: Preliminary results 16 3.2 Medical and Surgical Management of Equine Recurrent Uveitis 29 4 DISCUSSION 47 5 ZUSAMMENFASSUNG 51 6 SUMMARY 52 7 REFERENCES 53

Artikulärer Knorpel weist ein geringes Selbstheilungspotential auf und aktuelle Methoden zur Therapie von Knorpeldefekten resultieren meist im Aufbau fibrösen, mechanisch inferioren Regenerationsgewebes. Deshalb wird stetig versucht neue Therapiemethoden zu entwickeln, die häufig auf Tissue Engineering basieren. Ein Ansatz sind biogedruckte Tissue Engineering Konstrukte, die es ermöglichen durch das „Eindrucken“ vitaler Zellen die komplexen zellulären Strukturen des Knorpelgewebes nachzubilden. Trotz vielsprechender Ergebnisse in vitro, scheitert die langfristige Regeneration von Knorpeldefekten mittels Tissue Engineering jedoch häufig an der mangelnden Fixierung und Integration der Konstrukte in das umliegende Gewebe. Besonders um biogedruckte Hydrogelkonstrukte, für die viele gängigen Fixierungsoptionen ungeeignet sind, für das Knorpel Tissue Engineering nutzbar zu machen, müssen daher neue Fixierungs- und Integrationsmethoden entwickelt werden. Als Ansatz zur Verbesserung der osteochondralen Integration von Knorpelersatzmaterialien wurde im Rahmen dieser Arbeit ein GDF-5 beladener Gewebekleber getestet. GDF-5, ein Knorpelmorphogenetisches Protein, kann die chondrogene Differenzierung sowie die Hypertrophie von Vorläuferzellen fördern. Durch den Einsatz eines GDF-5 beladenen Gewebeklebers sollen in den Defekt einwandernde, wirtseigene Progenitorzellen zur chondrogenen Differenzierung und Mineralisierung angeregt werden, mit dem Ziel eine mineralisierte Knorpelgewebsschicht zwischen der subchondralen Knochen-platte und dem implantierten Tissue Engineering Konstrukt zu generieren und so dessen Integration zu verbessern.