ZUSAMMENFASSUNG Haukur Lindberg Sigmarsson PATHOGENITÄTSVERGLEICH VON SALMONELLA TYPHIMURIUM DT104 - WILDTYP UND SALMONELLA TYPHIMURIUM - DELETIONSMUTANTEN (sseD::aphT & invC::aphT) IN PERSISTENT INFIZIERTEN SCHWEINEN Salmonella (S.) Typhimurium DT104 ist ein gram-negatives Bakterium. Es weist keine Wirtsspezifität auf und gilt als Zoonoseerreger. Jährlich erkranken daran allein in Deutschland mehrere Tausend Menschen unter dem Bild einer schwerwiegenden Diarrhö mit zum Teil tödlichem Ausgang. Das Schwein gilt als eines der Reservoire für S. Typhimurium DT104 des Menschen. S. Typhimurium DT104 gelangt über vom Schwein stammende Produkte in den menschlichen Verzehr. Die Kontrolle von S. Typhimurium DT104 einschließlich effektiver Eradikationsmassnahmen in unseren Schweinebeständen ist deshalb von entscheidender Bedeutung, um den Eintrag dieses Bakteriums in die menschliche Nahrungskette wenn möglich zu eliminieren. Dafür ist das Verständnis über S. Typhimurium DT104 einschließlich der Kenntnis seine Pathogenitätseigenschaften notwendig. Ziel dieser Arbeit waren Untersuchungen zur Pathogenität von S. Typhimurium DT104. Dabei wurden der Wildstamm mit zwei seiner Deletionsmutanten (sseD::aphT und invC::aphT) verglichen. Die Untersuchungen erfolgten im Infektionsversuch an insgesamt 25 sechs Wochen alten männlichen Schweinen, die in einem vollklimatisierten Versuchsstall gehalten wurden. Den Tieren wurde im Anschluss an eine einwöchige Akklimatisierungsphase eines der nachfolgenden Stämme von S. Typhimurium DT104 oral in einer Konzentration von 1 x 1011 KBE verabreicht: Wildtyp (n = 8 Schweine), Deletionsmutante seeD::aphT (n = 8) und Deletionsmutante invC::aphT (n = 9). Bei den Mutanten handelt es sich um Varianten von S. Typhimurium DT104, die an den entsprechenden Abschnitten des Bakteriumgenoms (d.h. sseD-Gen bzw. invC-Gen) deletiert wurden. SseD regelt die Überlebensfähigkeit von S. Typhimurium in Makrophagen, invC dessen Invasionsvermögen. Im Mäusemodel war die Pathogenität beider Mutanten deutlich vermindert. Nach der Infektion schloss sich ein 20 tägiger Beobachtungszeitraum an, während dessen nachfolgend genannte Parameter erfasst bzw. Proben genommen wurden: klinische Symptome (Allgemeinbefinden, Erbrechen, Durchfall, Futteraufnahme, Atmung, Temperatur); Blutentnahme für Erstellung des weißen Blutbildes; Kotentnahme zum Nachweis der Ausscheidung von S. Typhimurium. Einen Tag nach Ende der Beobachtung wurden die Tiere getötet und Proben von insgesamt 15 Organen (unter anderem Tonsille; Colon und Caecum sowie dazugehörige Lymphknoten; Leber; Milz; Muskulatur) genommen. Kot sowie Gewebeproben wurden kulturell und wenn positiv auch mittels PCR untersucht. Alle mit dem Wildtyp infizierten Schweine wurden mehr oder weniger stark krank. Häufig zeigten erkrankte Schweine zeitgleich mehrere Krankheitssymptome (z. B. Erbrechen und Durchfall). Die Erkrankung hielt über mehrere Tage an. Im Vergleich dazu waren die Krankheitssymptome der Tiere, die mit Mutanten infiziert wurden, mild. Nur wenige Tiere erkrankten und dann auch nur kurzzeitig. Gewöhnlich war nur einer der erfassten Parameter verändert. Typische Veränderungen im weißen Blutbild waren nur bei Wildtyp-infizierten Tieren zu beobachten, während Tiere beider Mutanten kaum auf die Infektion reagierten. Alle 25 infizierten Tiere schieden S. Typhimurium mit dem Kot während der ersten Woche post inocculationem aus. Danach wurden in allen drei Gruppen etwa gleichviel intermittierende Ausscheider beobachtet. Zwischen 65 und 67 % der Gewebeproben der mit dem Wildtyp und mit der sseD::aphT-Mutante infizierten Tiere waren sowohl in der Kultur als auch mittels PCR S. Typhimurium positiv, während dieser Anteil nach Infektion mit invC::aphT nur 49 % betrug. Alle Tiere waren in Mandibularlymphknoten und im Colon positiv, während S. Typhimurium nur selten in Muskulatur und Leber nachzuweisen war. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen, dass Infektionen mit dem Wildtyp von S. Typhimurium zu einer schweren Erkrankung führen können. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass beide in dieser Arbeit verwendeten Mutanten weniger krankmachend sind. Es muss davon ausgegangen werden, dass die Deletionen in den sseD bzw. invC-Bereichen tatsächlich zu Veränderungen bestimmter Eigenschaften geführt haben, die Teil der Pathogenitätsmechanismen für das Schwein sind. Im Unterschied zur Maus war sseD beim Schwein allerdings invasiv. Es kann vermutet werden, dass die durch sseD kodierten Pathogenitätseigenschaften von S. Typhimurium bei der Maus anders als beim Schwein wirken und somit unterschiedliche Bedeutung haben. Da die invC::aphT-Mutante jedoch und wie erwartet wesentlich schwächer als Wildtyp und sseD::aphT invadierte ist davon auszugehen, dass die Deletion im invC Bereich das Invasionsvermögen der Mutante beim Schwein ähnlich wie bei der Maus verringerte.

In der vorliegenden Arbeit wurden die Ergebnisse von 263 Einzeltierverfolgungen in 12 Betrieben in verschiedenen Regionen in Deutschland, Belgien, Frankreich und der Tschechischen Republik zur Stallkokzidiose der Kälber zusammengefasst ausgewertet. Während diesen Untersuchungen wurden 5840 Kotproben beurteilt. Dabei wurden das Auftreten und die Ausprägung der Eimeriose der Kälber analysiert und potentielle Einflussfaktoren untersucht und ein verlässlicher Schwellenwert für die Bewertung der Oozystenausscheidung ermittelt. Weiterhin wurden in 16 Betrieben bei 23 gemeinsam aufgestallten Kälbergruppen Spezies-Prävalenzuntersuchungen über einen Zeitraum von fünf Wochen durchgeführt. Hierfür wurden 5133 Proben ausgewertet, davon 3519 mit Teil- und 1614 mit vollständiger Differenzierung. In allen Betrieben traten die Kotkzidiosen als eine Mischinfektion verschiedener Eimeria-Arten auf. Dabei herrschte in der Regel in jedem Betrieb eine der beiden pathogensten Spezies vor. Diese Prädominanz blieb auch über mehrere Jahre gleich in den Betrieben. Die Herkunft der Kälber hatte einen Einfluss auf den Infektionsverlauf. In Betrieben mit ausschließlich eigener Nachzucht verläuft die Kokzidiose als eingipflige Infektion, bei Zukaufbetrieben ist der Infektionsverlauf zweigipflig. Ein signifikant erhöhtes Risiko des Auftretens einer klinisch ausgeprägten Kokzidiose bei Aufstallung auf Stroheinstreu im Vergleich zur Haltung auf Spaltenboden konnte bewiesen werden (p = 0,005). In der Verfolgungsuntersuchung korrelierten die Kokonsistenzwerte mit den nachgewiesenen OpG in den Kotproben positiv signifikant (0,135 Korrelationskoeffizient; p = 0,000). Für das Auftreten von Durchfall konnte eine statistisch bewiesene lineare Korrelation mit der Oozystenausscheidung für diverse Schwellenwerte festgestellt werden (p = 0,000). Bei einem Grenzwert von 500 OpG lag der Korrelationskoeffizient bei 0,149. Die Korrelationswerte erhöhten sich nicht wesentlich bei Festlegung eines höheren Grenzwertes für die Oozystenausscheidung oder sanken sogar (0,153 bis 0,121). Bei der Verrechnung von Durchfallvorkommen mit gleichzeitiger, potentiell relevanter Oozystenausscheidung mit den verschiedenen Schwellenwerten der Oozystenausscheidung konnte der höchste Zusammenhang zwischen dem Durchfallgeschehen und dem Schwellenwert von 500 OpG bewiesen werden (0,633 Korrelationskoeffizient; p = 0,000). Daher kann ein Wert von 500 OpG pathogener Eimeria spp. als geeigneter Schwellenwert für die Feststellung einer relevanten Oozystenausscheidung angesehen werden. Bei gleichzeitigem Auftreten von Durchfall ist von einer maßgeblichen Beteiligung der Eimerien auszugehen. Ein gehäuftes Auftreten von mit Oozystenausscheidung assoziierten Durchfällen trat bei Tieren ohne oder ohne potentiell relevante Oozystenausscheidung (‚rK -’) signifikant seltener auf (p = 0,000) als bei Tieren mit mindestens 500 aufsummierten OpG während des gesamten Beobachtungszeitraumes (‚rK +’). Kälber der Kategorie ‚Kok-Kat 1’ hatten signifikant niedrigere Kotkonsistenzwerte und weniger Durchfälle als Tiere der Subpopulation ‚rK -’ (p = 0,000). Dagegen hatten die Tiere der Auswertungsgruppe ‚Kok-Kat 2’ statistisch bewiesen in allen Durchfall-Kategorien höhere Werte bzw. ein häufigeres Durchfallvorkommen als beide anderen Subpopulationen (p = 0,000 für alle Vergleiche). Wässrige Durchfälle mit Beimengungen traten, mit Ausnahme einer Einzelbeobachtung in Gruppe ‚rK -’, ausschließlich bei Kälbern der Auswertungsgruppe ‚Kok-Kat 2’ auf. Sowohl Kälber der Gruppe ‚rK +’ als auch ‚Kok-Kat 2’-Tiere (jeweils p = 0,000) und Kälber mit potentiell relevanter Oozystenausscheidung, aber ohne gleichzeitiges Durchfallgeschehen, (‚Kok-Kat 1’) (p = 0,005) hatten signifikant geringere relative Gewichtszunahmen als Tiere ohne bzw. ohne potentiell relevante Oozystenausscheidung (‚rK -’). Eine lineare Korrelation der Ausscheidung der pathogenen Spezies E. bovis und E. zuernii mit den absoluten (-0,098 Korrelationskoeffizient; p = 0,005) und relativen Gewichtszunahmen (-0,170 Korrelationskoeffizient; p = 0,000) konnte statistisch bewiesen werden. Bei Haltung auf Stroheinstreu zeigten Tiere ohne bzw. mit weniger als 500 ausgeschiedenen OpG im Untersuchungszeitraum (‚rK -’) signifikant höhere relative Zunahmen im Vergleich zu Tieren mit potentiell relevanter Oozystenausscheidung (p = 0,000). Dabei war es ohne Bedeutung, ob diese Kälber ein gleichzeitiges Durchfallgeschehen zeigten oder nicht. Besonders zum Tragen kommen diese Unterschiede in der Gewichtsentwicklung in den Wochen mit den höchsten Oozystenausscheidungen bei zweigipfligem Infektionsverlauf. Unter den Milchviehkälbern nahmen Tiere ohne relevante Oozystenausscheidung signifikant mehr relatives Gewicht zu als Kälber mit kumulativ mindestens 500 OpG im Untersuchungszeitraum (p = 0,004). Dies galt sowohl für Tiere mit gleichzeitigem Durchfall ‚Kok-Kat 2’ (p = 0,002) als auch tendenziell für Kälber der Gruppe ‚Kok-Kat 1’ (p = 0,059). Mastviehkälber der Gruppe ‚rK -’ zeigten signifikant höhere relative Zunahmen im Vergleich zu Tieren mit potentiell relevanter Oozystenausscheidung ‚rK +’ (p = 0,039). Dies galt auch in Relation zu den Kälbern der Auswertungsgruppe ‚Kok-Kat 1’ (p = 0,029). Während der Prävalenzuntersuchungen wurden insgesamt neun verschiedene Eimeria-Arten nachgewiesen. In Einzelkotproben wurden zwischen einer und neun verschiedene Spezies beobachtet. Unter den in Europa als heimisch bekannten Arten wurden während dieser Untersuchung lediglich E. wyomingensis, E. brasiliensis und E. bukidnonensis nicht gefunden. E. ellipsoidalis hatte sowohl die höchste Inzidenz (20,99 %) als auch die größte Intensität (arithmetischer Mittelwert von 765963,37 OpG), gefolgt von E. bovis und E. zuernii. Zudem wurde in Aufzuchtbetrieben E. ellipsoidalis in der Regel als erste Eimeria-Spezies, gefolgt von E. auburnensis und den pathogenen Arten E. zuernii und E. bovis, nachgewiesen. Die seltensten Spezies waren E. canadensis und E. pellita. Eimeria pellita wurde als letzte Art erst ab der fünften Woche nach Aufstallung beobachtet. E. cylindrica trat vermehrt in den Betrieben in Belgien und Frankreich auf. Diese Art sowie E. canadensis wurden nur in Betrieben in Bayern, Belgien und Frankreich festgestellt. E. pellita hatte, neben E. canadensis, die geringsten Prävalenzen, Nachweise wurden vor allem für zentral gelegene Betriebe sowie im Süden des Untersuchungsgebietes dokumentiert. Die Übereinstimmung der gefundenen Varianzen der Speziesprävalenzen der vorliegenden Untersuchung mit den Daten epidemiologischer Studien in den verschiedenen Regionen aus der Literatur bestätigt einen repräsentativen Charakter der Untersuchungsbetriebe. Dies belegt zusätzlich die Allgemeingültigkeit der festgestellten Einflussfaktoren auf das Auftreten und die Auswirkungen der Stallkokzidiose der Kälber. / A total number of 263 calves housed on 12 different farms in several regions in Germany, Belgium, France and the Czech Republic were followed individually in tracking studies and data was compiled and analysed to investigate factors influencing occurrence and severity of bovine eimeriosis of housed calves. The same data was used for development and verification of a suitable threshold indicating relevant oocyst excretion. Within the tracking studies a total number of 5840 faecal samples were examined for faecal consistency, oocyst counts of pathogenic E. bovis and E. zuernii excretion carried out and individual body weight development was documented regularly. Additionally 23 groups of animals on 16 farms were observed for a period of five weeks and 5133 faecal samples examined for oocyst excretion and Eimeria species differentiated. All study sites were positive for mixed coccidia species infections. Nevertheless all farms except one showed a predominance of one pathogenic Eimeria species, which remained unchanged in different groups of animals and even in different years of investigations. Animal origin, i.e. groups of animals representing own breeding or originating of only one source in contrast to groups of calves coming from several origins, influences the course of the coccidiosis infection. Farms with only one single and permanent animal origin or raising exclusively the own breeding show coccidiosis with a single peak of oocyst excretion. On farms housing groups of animals of various origins the course of infection and oocyst shedding has typically two peaks with an interval of two to three weeks. The risk for development of clinical coccidiosis rises significantly if animals were housed on straw bedding compared to slatted-floor (p = 0.005). Faecal scores correlated significantly (p = 0.000) with the intensity of oocyst excretion with a positive correlation coefficient of 0.135. For occurrence of diarrhoea a positive linear correlation with the oocyst excretion was statistically proved (p = 0.000) for various thresholds. At a threshold of 500 opg of E. bovis and E. zuernii the correlation coefficient rised to 0.149 and correlation coefficients did not rise distinctly or even got down if higher thresholds were used (values between 0.153 and 0.121). Focusing only on potentially coccidiosis related diarrhoea the threshold of 500 opg of E. bovis and E. zuernii proved to result in the highest correlation (0.633; p = 0.000) of all tested threshold levels. Therefore the threshold of 500 opg of E. bovis and E. zuernii can be accounted modest and reliable to detect a relevant oocyst excretion in individual faecal samples as well as in compiled samples. In cases of coincidental diarrhoea coccidiosis can be considered as a major factor. Increased numbers of days with diarrhoea in coincidence with an oocyst excretion (‘Kokass-DF’) within the observation period were seen significantly more often (p = 0.000) in animals with a potentially relevant oocyst excretion (‘rK +’) of at least 500 summed up opg of E. bovis and E. zuernii in comparison to calves without such an oocyst excretion (‘rK -‘). Significantly lower faecal scores and fewer days with diarrhoea were documented for calves of the group ‘Kok-Kat 1’ in contrast to animals of group ‘rK -‘ (p = 0.000). Nevertheless significantly higher faecal scores and more days with diarrhoea than both other groups were calculated for those calves meeting the inclusion criteria for group ‘Kok-Kat 2’ (p = 0.000 for all comparisons). Additionally liquid faeces or faeces with constituencies were seen only in this group, except for one single sample of a calf of group ‘rK -‘. Calves of evaluation group ‘rK +’ as well as both subpopulations representing group ‘Kok-Kat 2’ and calves with potentially relevant oocyst excretion but without diarrhoea associated to an oocyst excretion (‘Kok-Kat 1’) showed significant lower values for relative body weight increases in comparison to animals without relevant oocyst excretion throughout the complete study period of five weeks (‘rK -‘) (p = 0.000 vs. ‘rK +’ and vs. ‘Kok-Kat 2‘; p = 0.005 compared with ‘Kok-Kat 1’). A negative linear correlation between oocyst excretion of pathogenic Eimeria spp. and absolute (-0.098 correlation coefficient; p = 0.005) as well as relative body weight gain (-0.170 correlation coefficient) was verified statistically (p = 0.000). Animals housed on straw bedding and belonging to the group ‘rK -‘ gained relatively more body weight in comparison to calves housed in the same stables and meeting the inclusion criterium of group ‘rK +’, i.e. excreting at least 500 summed up opg of pathogenic E. spp., (p = 0.000) within the total study period. The presence of coincidental diarrhoea had no impact on impaired body weight development of animals with a potentially relevant coccidia excretion. Differences in body weight development were most distinct within the weeks of highest intensities in oocyst excretion according to a course of infection with two peaks. Within the subpopulation of dairy calves those animals belonging to evaluation group ‘rK -‘ developed significantly higher relative body weight gains compared to group ‘rK +’ (p = 0.004). Similar results were found for animals of group ‘Kok-Kat 2’ (p = 0.002) and a statistical tendency was calculated for group ‘Kok-Kat 1’ (p = 0.059) in comparison to group ‘rK -‘. Analogous to the differences in dairy calves animals on fattening farms without relevant oocyst excretion (‘rK -’) had significantly higher relative body weight gains compared to calves of evaluation group ‘rK +’ (p = 0.039) and animals of group ‘Kok-Kat 1’ (p = 0.029) of the same breeds and farms. Nine different Eimeria spp. were detected during the prevalence studies. In single individual samples a minimum of one and up to nine different species were found. Twelve Eimeria spp. are known to be endemic in Europe of which only E. brasiliensis, E. bukidnonensis and E. wyomingensis were not present in any faecal sample in this study. E. bovis and E. zuernii were only second to E. ellipsoidalis which had the highest prevalence (20.99 %) as well as the highest intensity (765963.37 mean opg) in the faecal samples examined. In breeding farms E. ellipsoidalis was the first species to be found in faecal examination in most cases, followed by E. auburnensis and the pathogenic species E. zuernii and E. bovis. E. canadensis and E. pellita were detected only in a low number of samples. E. pellita was observed for the first time at the faecal samplings five weeks after stabling and mainly in farms situated in the central and southern region of the prevalence study. E. canadensis and E. cylindrica were most prominent in farms situated in Belgium and France. Variances in prevalence of the species observed are in conformity with those to be found in recent literature according to the different regions of Europe. This may indicate a representative character of the farms participating in this study and therefore universal validity of the results and impactfactors on coccidiosis in calves described in this manuscript.

Die Dualenergie-Röntgenabsorptiometrie (DEXA, Dual Energy X-Ray Absorptiometry) ist ein in der Humanmedizin und Teilen der Veterinärmedizin etabliertes Verfahren zur Untersuchung der Knochenmineraldichte, des Knochenmineralgehaltes und der Körperzusammensetzung. Für das Pferd existieren bisher lediglich vereinzelte Studien zur Untersuchung des Knochens mittels der DEXA-Methode, welche allesamt auf nur sehr geringen Versuchstierzahlen beruhen. Ziel dieser Arbeit war es daher die DEXA-Methode für die Untersuchung am Pferd zu validieren. Hierfür wurden die Röhrbeine von 103 Schlachtpferden mittels des Densitometers PIXI LUNAR®, welches aus der Humanmedizin stammt und dort zur Untersuchung des Unterarmes dient, untersucht und die densitometrische Knochenmineraldichte (BMD) und der densitometrische Knochenmineralstoffgehalt (BMC) ermittelt. Als Messpunkt wurde standar-disiert die Mitte zwischen der Basis und dem Caput des Os metacarpale tertium bzw. des Os metatarsale tertium gewählt. Im Anschluss an die densitometrische Messung wurde als Referenzverfahren eine chemische Analyse durchgeführt, in welcher der Rohasche- sowie der Calcium- Phosphor- und Magnesiumgehalt der Röhrbeine bestimmt wurden. Die Angabe der Ergebnisse erfolgt als Median und 25-/75-Perzentil. Der Rohaschegehalt lag im Mittel über alle Röhrbeine bei 698 (69,1 - 70,3) g/kg TS. Für die Mineralstoffe konnten folgende Gehalte ermittelt werden: Calcium 265 (259 - 272) g/kg TS, Phosphor 123 (121 - 126) g/kg TS und Magnesium 2,40 (2,19 - 2,66) g/kg TS. Das Calcium-Phosphor-Verhältnis lag in einem Bereich von 2,14 - 2,18. Die Resultate der DEXA-Methode werden neben dem Mineralstoffgehalt auch vom Knochenumfang beeinflusst, so dass die folgenden Ergebnisse für die Vorder- und Hintergliedmaße (VGM, HGM) separat dargestellt werden: BMD: VGM 3,22 (2,80 - 3,65) g/cm², HGM 4,21 (3,76 - 4,65) g/cm²; BMC: VGM 26,5 (22,8 - 30,1) g, HGM 32,9 (29,0 - 36,3) g. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Reproduzierbarkeitsstudien durchgeführt, bei denen für die BMD bei der Reproduzierbarkeit ohne Reposition Abweichungen in einem Bereich von 1,06 - 1,85 % und mit Reposition in einem Bereich von 3,51 - 4,48 % gefunden wurden. Für die BMC lag die Abweichung für die Reproduzierbarkeit ohne Reposition in einem Bereich von 1,28 - 2,79 % und mit Reposition schwankte sie zwischen 3,38 und 3,94 %. Um für den Einsatz der DEXA-Methode bei Verlaufsuntersuchungen den Einfluss der exakten Messlokalisation zu eruieren, wurden Messungen in einem Abstand von ein, zwei und drei Zentimetern proximal und distal des ursprünglichen Messpunktes vorgenommen. Die Ergeb-nisse dieser Studie wichen für die BMD um 3,53 - 9,16 % und für den BMC um 4,21 - 12,5 % von den Ergebnissen des zentralen Messpunktes in der Mitte der Diaphyse ab. Diese Abweichung liegt innerhalb der 25-/75-Perzentile der Messergebnisse des zentralen Messpunktes. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie führen zu dem Schluss, dass es möglich ist die Knochenmineraldichte und den Knochenmineralgehalt des Röhrbeines des Pferdes mittels der DEXA-Methode zu ermitteln. Die guten Ergebnisse der Reproduzierbarkeitsstudien und der Abstandsmessungen vom zentralen Messpunkt legen die Durchführbarkeit am stehenden, sedierten Pferd nahe. Bei der DEXA-Methode wird ein Knochenabschnitt mit einem sehr hohen Kortikalisanteil erfasst, welcher auf Einflüsse, wie beispielsweise Training oder Ruhigstellung mit einer Veränderung des Knochenumfanges bei gleichbleibenden Mineralstoffkonzentrationen reagiert. Diese Eigenschaft führt zu einem geringen Zusammenhang zwischen der DEXA-Methode und der chemischen Analyse, so dass sich die Ergebnisse der beiden Messverfahren zwar gut in den Kontext anderer Studien einfügen, der direkte Vergleich der beiden Methoden jedoch nicht möglich ist.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Das Röhrbein des Pferdes 2.1.1 Knochenaufbau 2.1.2 Knochenzusammensetzung 2.1.3 Knochenbildung 2.1.4 Knochenumbau 2.1.5 Einfluss des Alters auf den Knochen 2.1.6 Unterschiede zwischen und innerhalb der Gliedmaßen 2.1.7 Einfluss des Geschlechtes auf den Knochen 2.1.8 Einfluss von Haltung auf den Knochen 2.1.9 Einfluss von Belastung/Training auf den Knochen 2.1.10 Einfluss der Ernährung auf den Knochen 2.2 DEXA-Methode 2.3 Einsatz der DEXA-Methode in der Humanmedizin 2.4 Nicht-medizinische Einsatzgebiete der DEXA-Methode 2.5 Einsatz der DEXA-Methode in der Veterinärmedizin 2.5.1 Anwendung der DEXA-Methode bei Maus und Ratte 2.5.2 Anwendung der DEXA-Methode beim Geflügel 2.5.3 Anwendung der DEXA-Methode bei Hund und Katze 2.5.4 Anwendung der DEXA-Methode beim Schwein 2.5.5 Anwendung der DEXA-Methode beim Rind 2.6 Einsatz der DEXA-Methode beim Pferd 2.7 Weitere Methoden der Osteodensitometrie 2.7.1 In-vivo-Methoden 2.7.2 In-vitro-Methoden 3 Tiere, Material und Methoden 3.1 Tiere und Material 3.1.1 Tiere 3.1.2 Probenentnahme und –aufbewahrung 3.2 Methoden 3.2.1 Physikalische Grundlagen der DEXA-Methode 3.2.2 Dichtebestimmung mittels DEXA 3.2.3 Chemische Knochenanalyse 3.3 Statistische Auswertung 3.4 Darstellung der Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Ergebnisse der chemischen Analyse 4.1.1 volumetrische Knochendichte, Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phoshorgehalte im Gliedmaßenvergleich (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.2 Einfluss des Alters auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.3 Einfluss der Rasse auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.4 Einfluss des Geschlechtes auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.2 Ergebnisse der DEXA-Methode 4.2.1 Abweichung vom zentralen Messpunkt 4.2.2 Reproduzierbarkeit 4.3 Vergleich der Densitometrie mit der chemischen Analyse 5 Diskussion 5.1 Kritik der Methoden 5.1.1 Versuchspferde 5.1.2 DEXA-Methode 5.2 Diskussion der Ergebnisse 5.3 Schlussbetrachtung 6 Zusammenfassung 7 Summary 8 Literaturverzeichnis 9 Tabellenanhang 10 Danksagung / DXA (dual energy X-ray absorptiometry) is an established method for the measurement of bone mineral density (BMD), bone mineral content (BMC) and whole body composition in human and partly in veterinary medicine. However, there are only a small number of studies that examine the bone in horses using DXA. All these studies are based on small samples. Therefore, the objective of this study was to validate the use of DXA for the measurement of BMD and BMC in the horse. In total the cannons of 103 horses were scanned ex vivo, using the PIXI LUNAR® densitometer. In human medicine this densitometer is used for the exami-nation of the forearm. The measuring point was the exact middle between basis and caput of the third metacarpal/metatarsal bone. In a second step the DXA measurements were complemented with a chemical analysis, analyzing the ash content, calcium, phosphorus and magnesium content of the bones. The results are presented as median and 25-/75-percentile. The average ash content of the cannon bones was 698 (691 - 703) g/kg DM. The average mineral content was measured in the following order: calcium 265 (259 - 272) g/kg DM, phosphorus 123 (121 - 126) g/kg DM und magnesium 2.44 (2.19 - 2.66) g/kg DM. The ratio of calcium to phosphorus ranged from 2.14 to 2.18. The DXA results are influenced not only by the bone´s mineral content, but also by its diameter. Because of this the results are separated into the results of the forelimb (fl) and the hindlimb (hl) which generates the following results: BMD: fl 3.22 (2.80 - 3.65) g/cm², hl 4.21 (3.76 - 4.65) g/cm²; BMC: fl 26.5 (22.8 - 30.1) g, hl 32.9 (29.0 - 36.3) g. Several robustness checks of the measurements were conducted. For the BMD measurements, the range of measurements diverged by 3.51-4.48 % for measurements with limb repositioning, and by 1.06-1.85 % for measurements without limb repositioning. For the BMC measurements, the range of measurements diverged by 3.38-3.94 % for measurements with limb repositioning, and by 1.28-2.79 for measurements without limb repositioning. To determine the importance of the exact bone position for follow-up investigations, measurements in a distance of one, two and three centimeters proximal and distal of the original measuring point were performed. The results of these measurements deviated from the result of the central measuring point at the centre of the diaphysis in a range of 3.53 – 9.16 % for BMD and a range of 4.21 – 12.5 % for BMC. This variation falls within the percentiles of the central measuring point. Overall, the results of this study indicate that DXA is useable for determining BMD and BMC at the third metacarpal/metatarsal bone of the horse. The high reproducibility of the results and the distance measurements suggest that DXA is suitable for measurements at the standing, tranquilized horse. However, the cannon bone is a bone with a high content of cortical bone. This means that the diameter of the bone changes as a result of training or immobilization, while the BMD and BMC remain unchanged by such influence. This leads to a weak correlation between the results from the DXA and chemical analyses. Thus, while these two types of analysis fit well into the context of prior studies, a direct comparison between these measurements is not possible.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Das Röhrbein des Pferdes 2.1.1 Knochenaufbau 2.1.2 Knochenzusammensetzung 2.1.3 Knochenbildung 2.1.4 Knochenumbau 2.1.5 Einfluss des Alters auf den Knochen 2.1.6 Unterschiede zwischen und innerhalb der Gliedmaßen 2.1.7 Einfluss des Geschlechtes auf den Knochen 2.1.8 Einfluss von Haltung auf den Knochen 2.1.9 Einfluss von Belastung/Training auf den Knochen 2.1.10 Einfluss der Ernährung auf den Knochen 2.2 DEXA-Methode 2.3 Einsatz der DEXA-Methode in der Humanmedizin 2.4 Nicht-medizinische Einsatzgebiete der DEXA-Methode 2.5 Einsatz der DEXA-Methode in der Veterinärmedizin 2.5.1 Anwendung der DEXA-Methode bei Maus und Ratte 2.5.2 Anwendung der DEXA-Methode beim Geflügel 2.5.3 Anwendung der DEXA-Methode bei Hund und Katze 2.5.4 Anwendung der DEXA-Methode beim Schwein 2.5.5 Anwendung der DEXA-Methode beim Rind 2.6 Einsatz der DEXA-Methode beim Pferd 2.7 Weitere Methoden der Osteodensitometrie 2.7.1 In-vivo-Methoden 2.7.2 In-vitro-Methoden 3 Tiere, Material und Methoden 3.1 Tiere und Material 3.1.1 Tiere 3.1.2 Probenentnahme und –aufbewahrung 3.2 Methoden 3.2.1 Physikalische Grundlagen der DEXA-Methode 3.2.2 Dichtebestimmung mittels DEXA 3.2.3 Chemische Knochenanalyse 3.3 Statistische Auswertung 3.4 Darstellung der Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Ergebnisse der chemischen Analyse 4.1.1 volumetrische Knochendichte, Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phoshorgehalte im Gliedmaßenvergleich (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.2 Einfluss des Alters auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.3 Einfluss der Rasse auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.4 Einfluss des Geschlechtes auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.2 Ergebnisse der DEXA-Methode 4.2.1 Abweichung vom zentralen Messpunkt 4.2.2 Reproduzierbarkeit 4.3 Vergleich der Densitometrie mit der chemischen Analyse 5 Diskussion 5.1 Kritik der Methoden 5.1.1 Versuchspferde 5.1.2 DEXA-Methode 5.2 Diskussion der Ergebnisse 5.3 Schlussbetrachtung 6 Zusammenfassung 7 Summary 8 Literaturverzeichnis 9 Tabellenanhang 10 Danksagung

In Anlehnung an die Definition beim Pferd (SCHOON et al. 1992, 1997) wird die bovine Endometrose als endometriale periglanduläre und/oder stromale Fibrose mit Alteration der betroffenen Drüsen definiert (RODENBUSCH 2011). Eine eingehende histomorphologische und immunhistologische Charakterisierung der Endometrose existiert bisher bei der Stute (KENNEY u. DOIG 1986, SCHOON et al. 1992, HOFFMANN et al. 2009), jedoch nicht beim Rind. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die histomorphologische und immunhistologische Charakterisierung der verschiedenen Endometroseformen beim Rind. Die Auswertung der Proben erfolgt am Institut für Veterinär-Pathologie der Universität Leipzig. In Abhängigkeit von den klinisch-gynäkologischen Befunden werden diese Proben in drei Gruppen unterteilt. Gruppe A1: Endometriumbioptate (n=12) von vier klinisch-gynäkologisch gesunden fertilen Rindern in definierten Zyklusphasen; Gruppe A2: Endometriumbioptate (n=36) von 36 klinisch genitalgesunden Rindern mit mindestens einer Abkalbung und Gruppe B: Uterusquerschnitte (n=69) von 69 sub-/ infertilen Rindern. Die Proben werden anhand der von HOFFMANN (2006) definierten Kriterien auf histopathologische Veränderungen hin untersucht und charakterisiert. Das histomorphologische Erscheinungsbild der involvierten periglandulären Stromazellen erlaubt die Einteilung der Endometrose in eine aktive, inaktive und gemischte Fibrose, die, je nach der Integrität des Drüsenepithels, einen destruierenden oder nicht destruierenden Charakter aufweist. Zur Charakterisierung der Endometroseformen werden neben histomorphologischen Kriterien die Intermediärfilamente Desmin, Vimentin und Zytokeratin sowie die Expression von α-Aktin und Laminin berücksichtigt. Die deskriptive statistische sowie die Inferenzstatistik-Auswertung erfolgen unter Zuhilfenahme der Software SPSS 18. Eine aktive Fibrose tritt bei 96,2 % der Rinder auf; 1,9 % weisen eine inaktive und 1,9 % eine gemischte Endometrose auf. Ein nicht destruierendes Erscheinungsbild der Endometrose kann bei 88,6 % der untersuchten Rinder nachgewiesen werden. Bei 11,4 % der untersuchten Rinder liegt eine Endometrose mit destruierendem Charakter vor. Die Endometrose betrifft bei 81 % der Rinder Einzeldrüsen und bei 19 % Drüsennester. Drüsennester sind häufiger bei mittel- und hochgradigen Endometrosen nachweisbar. 20 % der Proben mit nicht destruierender Endometrose und 58 % der Proben mit destruierender Endometrose weisen eine entzündliche Infiltration der Drüsen auf, wobei ein Zusammenhang zwischen der entzündlichen Infiltration der endometrotischen Drüsen und dem destruierenden Charakter der Endometrose festgestellt werden kann. Zusätzlich zur Endometrose zeigen 61 % der Rinder eine Endometritis, 12,4 % eine Perivaskulitis und 66 % eine interkarunkuläre und/oder intrakarunkuläre Angiosklerose. Insgesamt findet sich nur bei 24 % der Fälle ausschließlich eine Endometrose, bei 10,5 % eine Endometrose und zugleich eine Endometritis, bei 16 % liegt eine Endometrose zusammen mit einer Angiosklerose vor. Eine Kombination von Endometrose, Angiosklerose und Endometritis ist bei 49,5 % der Proben nachweisbar. Insgesamt bestehen jedoch keine erkennbaren statistischen Zusammenhänge zwischen den einzelnen Befundkombinationen. Aufgrund der immunhistologischen Untersuchung kann konstatiert werden, dass die periglandulären Stromazellen innerhalb der Endometrose eine stromale Koexpression von Desmin, Vimentin und α-Aktin aufweisen, welche ein für Myofibroblasten charakteristisches Merkmal ist. Ein kleiner Prozentsatz der Drüsenepithelzellen in der destruierenden Endometrose reagiert multifokal positiv mit dem Vimentinantikörper. Dies ist möglicherweise Ausdruck einer Fehldifferenzierung zur Stabilisierung der Zelle oder Anzeichen einer intensivierten (pathologischen) Proliferation. Die Lamininexpression der Basallamina der endometrotisch veränderten Drüsen ist, insbesondere bei der destruierenden Endometrose, diskontinuierlich und geht mit einer Auffaserung der Basallamina einher. Vermutlich lassen sich die umfangreichen Basallaminaalterationen auf von Myofibroblasten sezernierte Enzyme zurückführen. Bei Rindern kann kein Zusammenhang zwischen der Endometrose und dem Alter der Rinder oder der Anzahl der Kalbungen festgestellt werden. In der vorliegenden Arbeit dominiert die geringgradig aktive nicht destruierende Endometrose gegenüber den anderen bovinen Endometroseformen. Die sub-/ infertilen Kühe (Gruppe B) zeigen häufiger eine schwerere und destruierende Endometrose als die klinisch gesunden Rinder (Gruppe A1, A2). Die klinisch-gynäkologisch gesunden Rinder in definierten Zyklusphasen weisen variable Endometroseformen oder Endometrosegrade auf. Die sub-/ infertilen Rinder zeigen eine höhere Güstzeit (252,82 ± 163,83 Tage) als die klinisch-gynäkologisch gesunden Tiere mit mindestens einer Abkalbung (94 ± 28,4 Tage). Die längere Güstzeit bei den sub- und infertilen Rindern könnte somit eine Folge des insgesamt in Charakter und Grad stärker geschädigten Endometriums bei dieser Gruppe sein. Somit kann unter Berücksichtigung der vorliegenden Ergebnisse angenommen werden, dass die aufgeführten Alterationen die Fertilität des Rindes negativ beeinflussen. Die Ergebnisse ermöglichen eine histomorphologische und immunhistologische Charakterisierung der Endometrose beim Rind. Anhand der Ergebnisse der hier durchgeführten detaillierten Untersuchungen ist es möglich, eine präzisere Deskription degenerativer endometrialer Befunde vorzunehmen. In Hinblick auf die Fertilität bei Vorliegen einer bovinen Endometrose wird somit die Grundlage für zukünftige prognostische Bewertungen gelegt.

In der Veterinärmedizin verursachen Rotaviren als Jungtiererkrankung vor allem in der Nutztierpraxis hohe ökonomische Verluste. Über die Prävalenz von Rotavirusinfektionen bei Hunden und Katzen ist sehr wenig bekannt, obwohl von den in der Literatur als wechselseitig zwischen Mensch und Tier übertragbaren Viren ein nicht zu unterschätzendes Risiko ausgehen kann. Zunächst wurden retrospektiv Prävalenzdaten über den Nachweis von Rotaviren bei Hunden und Katzen mit Durchfall im Vergleich zu Coronaviren und Parvoviren erhoben. Dazu wurden Kotproben von 2055 Hunden und 1481 Katzen quantitativ auf das Vorhandensein von Rota-, Corona- und Parvovirus untersucht. Desweiteren wurden Aspekte der geographischen Verteilung, der Altersverteilung, mögliche Rasseprädispositionen und das Auftreten saisonaler Erkrankungsgipfel untersucht und ausgewertet. Für Rotavirusinfektionen beträgt die statistische Prävalenz 7% bei Hunden und 8% bei Katzen. Bei Hunden und Katzen konnten signifikant häufiger Dreifachinfektionen nachgewiesen werden. Bei einer Infektion mit Rota- und Coronavirus liegt beim Hund zu 100% auch eine Infektion mit Parvovirus vor. Zweifachinfektionen kamen weniger häufig vor als Monoinfektionen. Alle drei Virusinfektionen kamen bei Hunden statistisch signifikant häufiger in der Altersgruppe ≤ 1 Jahr vor. Ein statistisch signifikant häufiger Rotavirusnachweis konnte bei der Katzenrasse Siam nachgewiesen werden, während keine Hunderasse besonders hervortrat. Im Postleitzahlengebiet 3 konnten im Beobachtungszeitraum von 2000 bis 2006 statistisch signifikant häufiger Rotavirusinfektionen bei Hunden nachvollzogen werden. Es konnte sowohl für Hunde, als auch für Katzen der Trend belegt werden, dass bei steigenden Lufttemperaturen, die Anzahl der Rotavirusinfektionen sinkt. Es kann somit von einer bedingten Saisonalität ausgegangen werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Empfänglichkeit von Rotaviren gegenüber kommerziell erhältlichem Typ I Interferon (rFeIFN-ω) in vitro getestet. Zunächst wurde zum Nachweis der Aktivität der Typ I Interferone (rFeIFN-ω, rBoIFN-α, rHuIFN-α) die Expression des Mx Proteins auf Zelllinien felinen, caninen, bovinen und humanen Ursprungs, sowie auf Affenzelllinien untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass rBoIFN-α ausschließlich auf Zellen bovinen Ursprungs eine konzentrationsabhängige Expression des Mx Proteins induziert. Das rFeIFN-ω induziert auf Zellen felinen und bei höheren Konzentrationen auch auf Zellen caninen Ursprungs die Expression des Mx Proteins. Das rHuIFN-α zeigt eine konzentrationsabhängige Induktion des Mx Proteins in Zellen humanen, caninen, felinen und bovinen Ursprunges, sowie in Affenzelllinien. Somit konnte in vitro eine Kreuz-Speziesspezifität für rekombinantes humanes Interferon nachgewiesen werden. Zum Nachweis einer immunmodulatorischen Wirkung wurde die Expression der MHC I Oberflächenrezeptoren nach Behandlung mit rFeIFN-ω und rHuIFN-α untersucht. Die Behandlung mit rFeIFN-ω führte ausschließlich in felinen Zellen zu einer konzentrationsabhängigen signifikanten Erhöhung der Rezeptordichte. Die Behandlung mit rHuIFN-α führte zu einer konzentrationsabhängigen signifikanten Erhöhung der Rezeptordichte auf felinen Zellen und in der Affenzelllinie MA104. Die Empfänglichkeit von Rotaviren gegenüber rFeIFN-ω wurde auf der embryonalen felinen Fibroblastenzelllinie (KE-R) und auf der embryonalen felinen Gehirnzelllinine (KG-R) unter steigender Interferonkonzentration (101-104 Einheiten/ml) untersucht. Beide Zelllinien zeigten eine deutliche Reduktion der infizierten Zellen bei steigender Interferonkonzentration. Die antivirale Wirkung war in KE-R Zellen deutlicher ausgeprägt. Dort konnten bereits bei einer Interferonkonzentration von 103 Einheiten/ml keine sichtbar infizierten Zellen mehr nachgewiesen werden, während KG-R Zellen erst bei einer Konzentration von 104 Einheiten/ml keine sichtbar infizierten Zellen mehr nachzuweisen waren. Abschließend wird deutlich, dass Infektionen mit Rotaviren ein vielmals vernachlässigtes Problem in der Veterinärmedizin darstellt, vor allem, wenn man von einer Vergesellschaftung mit den für Hund und Katze pathogenen Viren Corona- und Parvovirus ausgeht. Mit dem rFeIFN-ω steht in vitro eine wirksame antivirale Substanz gegen Rotavirusinfektionen zur Verfügung.

Mesenchymale Stromazellen (MSCs) werden beim Pferd bereits mit vielversprechenden Ergebnissen zur Behandlung von muskuloskelettalen Erkrankungen, insbesondere von Sehnenerkrankungen, eingesetzt. In bisherigen klinischen Studien lag das Hauptaugenmerk auf der Behandlung von Erkrankungen der Oberflächlichen Beugesehne bei Rennpferden, die jedoch in Deutschland nur einen verhältnismäßig kleinen Anteil des Patientenaufkommens darstellen. Die zu erwartenden Ergebnisse nach MSC-Behandlung von Fesselträgererkrankungen sind dagegen noch nicht bekannt. Darüber hinaus sind die grundlegenden Kenntnisse zur Biologie equiner MSCs noch unzureichend, was Verständnis und Optimierung des bestehenden Therapiekonzeptes erschwert. Häufig wird die Verwendung alternativer Gewebequellen für MSCs diskutiert, wobei jedoch nur wenige vergleichende Daten zu den jeweiligen zellulären Eigenschaften vorliegen. Ziel dieser Arbeit war es daher, zum einen mehr Kenntnisse über die zu erwartenden klinischen Ergebnisse nach MSC-Behandlung von Sehnenerkrankungen zu erlangen, einschließlich Erkrankungen des Fesselträgers, zum anderen den Wissensstand hinsichtlich der in-vitro-Charakterisierung equiner MSCs zu erweitern, wobei ein Vergleich klinisch relevanter Charakteristika zwischen MSCs aus verschiedenen Gewebequellen angestrebt wurde. In die klinische Studie wurden 98 Pferde, die aufgrund von Sehnen- und Banderkrankungen mit MSCs behandelt worden waren, einbezogen. Von 58 dieser Tiere konnten Langzeitergebnisse nach einem Beobachtungszeitraum von mindestens einem Jahr erhoben werden. Diese wurden hinsichtlich des Behandlungserfolges sowie möglicher Einflussfaktoren ausgewertet, wobei die Behandlung als erfolgreich bewertet wurde, wenn die Patienten nach dem Beobachtungszeitraum voll trainiert oder im Sport eingesetzt werden konnten und dabei kein Rezidiv aufgetreten war. Die Behandlung mit MSCs wurde bei 84,5 % der Pferde als erfolgreich eingestuft, wobei Erkrankungen der Oberflächlichen Beugesehne mit 84,2 % und Erkrankungen des Fesselträgers mit 83,3 % gleichermaßen gute Ergebnisse zeigten. Tendenziell beeinflussten Nutzungsdisziplin, Erkrankungsstadium und Patientenalter das klinische Ergebnis ebenso wie bei konventioneller Behandlung. Insgesamt war nach MSC-Behandlung das Auftreten von Rezidiven deutlich seltener zu beobachten als in der Literatur für die konventionelle Behandlung beschrieben wird. Für die in-vitro-Studie zur vergleichenden Charakterisierung equiner MSCs aus verschiedenen Quellen wurden Knochenmark, Fett- und Sehnengewebe sowie Nabelschnurblut und -gewebe gewonnen. Aus diesen Proben wurden jeweils die plastikadhärenten MSCs isoliert und hinsichtlich Zellausbeute, Proliferations- und Migrationseigenschaften, tripotentem Differenzierungspotential sowie der Expression der Sehnenmarker Kollagen 1A2 und Skleraxis vergleichend untersucht. Die Ausbeute an MSCs war bei allen soliden Geweben (Fett-, Sehnen-, und Nabelschnurgewebe) hochsignifikant höher (p < 0,001). Ebenso proliferierten MSCs aus Fett- und Sehnengewebe signifi-kant schneller als MSCs aus Knochenmark oder Nabelschnurblut (p < 0,01). Von letzteren wurden darüber hinaus etwa drei viertel aller Zellkulturen vor der achten Passage seneszent. Das höchste Migrationspotential zeigten wiederum MSCs aus Sehnen- und Fettgewebe, wobei hier MSCs aus Nabelschnurgewebe das ungünstigste Ergebnis erzielten (p < 0,01). Die adipogene Differenzierung gelang bei MSCs aus allen Quellen vergleichbar gut. Bei der osteogenen Differenzierung erreichten MSCs aus Knochenmark das beste Ergebnis, während MSCs aus Nabelschnurblut und –gewebe nur schwach osteogen differenzierten (Tag 21: p < 0,01; Tag 35: p < 0,05). Im Gegensatz dazu erreichten MSCs aus Nabelschnurblut bei der chondrogenen Differenzierung die meisten Scorepunkte, MSCs aus Knochenmark dagegen die wenigsten (p < 0,05). Kollagen 1A2 wurde von MSCs aus Fettgewebe am höchsten exprimiert, Skleraxis von MSCs aus Nabelschnurblut. MSCs aus Sehnengewebe exprimierten beide Sehnenmarker auf fast ebenso hohem Level. MSCs aus Knochenmark dagegen zeigten hier jeweils die niedrigste Expression (p < 0,05 für Kollagen 1A2). Basierend auf den Ergebnissen der klinischen Studie ist die MSC-Therapie nach wie vor als vielversprechende Behandlungsoption für Sehnenerkrankungen anzusehen und ist auch für die Behandlung von Fesselträgererkrankungen geeignet. Zukünftige, kontrollierte klinische Studien müssen jedoch die Wirksamkeit der MSC-Therapie noch weitergehend bestätigen. Die in-vitro-Studie zeigte signifikante Unterschiede zwischen equinen MSCs aus verschiedenen Quellen auf, die bei der Auswahl einer Gewebequelle für die MSC-Isolierung für klinische Anwendungen berücksichtigt werden sollten. MSCs aus Fettgewebe erscheinen aufgrund ihrer sehr guten Proliferations- und zuverlässigen Differenzierungseigenschaften als eine gute Alternative zu MSCs aus Knochenmark für autologe Therapien. MSCs aus Sehnengewebe sind den hier vorliegenden Ergebnissen zufolge besonders gut für die Behandlung von Sehnenerkrankungen geeignet; vor einer routinemäßigen Anwendung dieser MSCs sollten jedoch ihre Eigenschaften weiterführend untersucht werden. / In horses, mesenchymal stromal cells (MSCs) are used for the treatment of musculoskeletal diseases, especially tendon injuries, with promising results. Previous clinical studies mainly focused on the treatment of superficial digital flexor tendon injuries in racehorses, which, however, represent only a relatively small percentage of the overall equine case load in Germany. Average outcome to be expected following MSC treatment of suspensory ligament injuries was not yet determined. Moreover, basic knowledge on equine MSC biology is still deficient, hampering the understanding and thus the optimisation of the existing treatment regime. The use of alternative MSC sources is frequently discussed, yet to date, only few data comparing the cellular properties of equine MSCs from different sources have been published. The aim of this study was, on the one hand, to gain more knowledge concerning the expected outcome after MSC treatment of tendon injuries, including injuries to the suspensory ligament. On the other hand, it was aimed at expanding the knowledge on equine MSC characterisation in vitro, thereby focusing on the comparison of clinically relevant properties of MSCs derived from different sources. In the clinical study, 98 horses were included, all of which had received MSC treatment for tendon or ligament injuries. In 58 of these horses, long term results after a follow-up period of at least one year could be collected. These data were analysed with respect to treatment outcome and potential influencing factors. Treatment was considered successful when horses were back to full training or competition after the follow-up period, without having suffered a re-injury. The overall success rate was 84.5 %. Success rates in horses suffering from superficial digital flexor tendon injuries and in horses suffering from suspensory ligament injuries were comparably good (84.2 % and 83.3 %, respectively). Similar to conventional therapies, the sports discipline in which the horses performed, age and disease stage tended to influence the outcome. Overall, re-injury rates after MSC treatment were considerably lower than those described in the literature following conventional treatment. For the comparative characterisation of MSCs from different sources in vitro, samples of bone marrow, adipose and tendon tissue, as well as umbilical cord blood and –tissue were collected. Plastic-adherent MSCs were isolated out of these samples and comparatively characterised focusing on cell yields, proliferation and migration properties, trilineage differentiation potential and the expression of the tendon markers collagen 1A2 and scleraxis. MSC yields were significantly higher in all solid tissues (adipose, tendon and umbilical cord tissue) (p < 0.001). Further, MSCs from adipose and tendon tissue proliferated significantly faster than MSCs from bone marrow or umbilical cord blood (p < 0.01). Moreover, approximately three quarters of the samples derived from the latter sources underwent senescence before reaching passage eight. The highest migration potential was found in MSCs derived from tendon and adipose tissue again, while MSCs from umbilical cord tissue showed the least (p < 0.01). The adipogenic differentiation potential was comparably good in MSCs from all different sources. The osteogenic differentiation was most distinct in MSCs from bone marrow, while MSCs from umbilical cord blood and tissue showed only weak evidence of differentiation (day 21: p < 0.01; day 35: p < 0.05). In contrast, following chondrogenic differentiation, MSCs from umbilical cord blood scored highest and MSCs from bone marrow scored lowest (p < 0.05). Collagen 1A2 was most highly expressed in MSCs from adipose tissue, highest scleraxis expression levels were found in MSCs from umbilical cord blood. MSCs from tendon tissue, however, expressed both markers at almost evenly high levels. Contrastingly, lowest expression levels of both markers were found in MSCs derived from bone marrow (p < 0.05 for collagen 1A2). Based on the results of the clinical study, MSC therapy can still be considered a very promising treatment option for tendon diseases and is also a suitable treatment for suspensory ligament injuries. In the future, controlled clinical studies will have to further confirm the efficacy of this treatment regime. The in-vitro-study showed significant differences between equine MSCs derived from different sources, which should be considered when choosing a MSC source for clinical applications. For autologous therapies, MSCs derived from adipose tissue appear to be a good alternative to MSCs derived from bone marrow, due to their remarkable proliferation and reliable differentiation capacities. Furthermore, according to this study, MSCs derived from tendon tissue are especially suitable for treating tendon injuries. Prior to routine clinical applicability of these MSCs, however, their properties should be further investigated.

Die subklinische Klauenrehe ist eine weltweit vorkommende, multifaktorielle und bei Rindern vor allem nach der Abkalbung gehäuft auftretende Erkrankung. Als prädisponierender Faktor für weitere, z. T. sehr schmerzhafte Klauenerkrankungen wie Sohlengeschwüre oder White-Line-Disease besitzt sie nicht nur eine hohe tierschutzrelevante, sondern auch eine große wirtschaftliche Bedeutung. Die Ätiologie und Pathogenese der Klauenrehe sind bis heute nicht hinreichend geklärt. In neuerer Zeit konzentrieren sich die Forschungen auf den peripartalen Zeitraum und den damit verbundenen metabolischen und hormonellen Einflüssen auf das Klauengewebe. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine erhöhte Fettmobilisation bei Kühen in der negativen Energiebilanz nach der Abkalbung sowie eine verstärkte Lipolyse bei antepartal verfetteten Kühen zur Entstehung der subklinischen Klauenrehe beitragen. Gleichzeitig soll die Frage beantwortet werden, welche Rolle die postpartale Insulinresistenz und die dadurch verminderte Glucoseaufnahme ins periphere Gewebe bei der Ausbildung der subklinischen Klauenrehe spielen. Außerdem soll untersucht werden, inwiefern sich systemische Einflüsse auf die verstärkte Ausbildung der Sohlenhämorrhagien nach der Abkalbung nachweisen lassen und ob diese anhand ausgewählter Blutparameter vorhersehbar sind. Für die Untersuchung wurden 30 primi- und 44 multipare Milchkühe aus drei Betrieben mit Laufstallhaltung ausgewählt. Die Sohlenflächen aller acht Hauptklauen eines Tieres wurden nach funktionellem Klauenschnitt 1 Woche und 8 Wochen p.p. fotografiert, in fünf Zonen eingeteilt und anhand Anzahl, Größe und Schweregrad der sichtbaren Läsionen beurteilt. Zur weiteren Differenzierung wurden verschiedene Klauenscores gebildet. 2 - 3 Wochen vor der Abkalbung sowie 1 Woche, 4 und 8 Wochen p.p. wurden Blutproben entnommen und die Konzentrationen der Freien Fettsäuren (FFS), ß-Hydroxy-Butyrat (BHB), Glucose, Insulin und Haptoglobin bestimmt. Die IGF-1-Konzentration wurde zur weiteren Einschätzung der Energiebilanz bzw. Energieaufnahme und der Körperkondition gemessen. Die Insulinresistenz wurde anhand basaler Insulin- und Glucose-Konzentrationen bestimmt. Des Weiteren wurde vor und nach der Abkalbungdie Rückenfettdicke sonographisch gemessen und die peripartale Fettmobilisierung über die Rückenfettdickenänderung errechnet. Nahezu alle untersuchten Tiere (96 %) zeigten für die subklinische Klauenrehe typische Veränderungen. Bei über der Hälfte der Kühe waren 8 Wochen p.p. an allen vier Gliedmaßen Sohlenhämorrhagien vorhanden. Es konnten signifikante Korrelationen der Klauenscoreparameter sowohl zwischen den einzelnen Zonen als auch zwischen den Hinter- und Vordergliedmaßen gefunden werden. 8 Wochen p.p. war eine signifikante Verschlechterung der Klauengesundheit im Gegensatz zur ersten Woche p.p. zu verzeichnen. Da diese Hämorrhagien erst nach zwei Monaten an der Fußungsfläche sichtbar werden, sind die ursächlichen Veränderungen in der Lederhaut zum Zeitpunkt der Abkalbung entstanden. Dabei waren die lateralen Klauen der Hintergliedmaße an der Rusterholzstelle am stärksten betroffen. Ein Einfluss auf die Klauengesundheit durch die Fütterung, die Bodenbeschaffenheit der Haltungssysteme, altersbedingt sowie durch peripartale Erkrankungen konnte nicht gefunden werden. Ungefähr zwei Drittel der untersuchten Kühe hatten nach der Abkalbung eine negative Energiebilanz. Sie zeigten signifikant weniger Läsionen an den Sohlenflächen als Kühe mit positiver Energiebilanz. Eine übermäßige Rückenfettmobilisierung führte in diesen Untersuchungen nicht zu einer Verschlechterung der Klauengesundheit. Antepartal unterkonditionierte Tiere mit wenig Fettmobilisierung waren sogar stärker von Klauenläsionen betroffen als normal- oder überkonditionierte Kühe. Bei Tieren mit einem peripartalen Abfall der IGF-1-Konzentration waren signifikant mehr Veränderungen an der Sohlenfläche nachzuweisen. Die IGF-1-Konzentration korrelierte dabei aber, im Gegensatz zu vielen Angaben in der Literatur, hochsignifikant negativ mit der Energiebilanz und zeigte keinen Bezug zur RFD, so dass fraglich ist, ob dieser Parameter alleine überhaupt geeignet wäre, eine Aussage über die Energiebilanz oder die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe zu treffen. Bei insulinresistenten Kühen waren eine signifikante Erhöhung der Klauenläsionen sowie ein signifikanter Abfall der IGF-1-Konzentration zu verzeichnen. Die Bestimmung der Insulinresistenz anhand basaler Blutglucose- und Insulin-Konzentrationen bei Kühen nach der Abkalbung erwies sich jedoch als äußerst fragwürdig. Signifikante Korrelationen zwischen den Konzentrationen der einzelnen Blutparameter und den Klauenscoreparametern bestanden, bis auf die FFSKonzentration 2 - 3 Wochen a.p., ausschließlich 1 Woche p.p.. Allerdings blieben die Korrelationen insgesamt relativ niedrig. Die IGF-1-Konzentration korrelierte am häufigsten sowie am engsten, Insulin und Haptoglobin korrelierten zu keinem Zeitpunkt mit den Klauenscoreparametern. Es kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei den gefundenen Hämorrhagien an der Sohlenfläche um die Ausbildung einer subklinischen Klauenrehe aufgrund systemischer Einflüsse im peripartalen Zeitraum handelt. Eine negative Energiebilanz sowie die antepartale Verfettung der Milchkühe stellen nach den vorliegenden Untersuchungen keinen Risikofaktor dar. In dieser Arbeit konnte nicht bestätigt werden, dass Lipidmobilisation oder mangelnde Glucoseversorgung nach der Abkalbung eine Rolle bei der Entstehung der subklinischen Klauenrehe spielen.

Staphylococcus aureus ist einer der bedeutendsten Erreger boviner Mastitiden. Die Vielgestaltigkeit der Resistenzmuster und Virulenzfaktoren seiner Stämme macht ihn zu einem Problemkeim aus therapeutischer und prophylaktischer Sicht. Seine Fähigkeit zur Bildung hitzestabiler Enterotoxine verleiht ihm lebensmittelhygienische Relevanz. Mehrfachresistente Stämme stellen gefährliche Zoonose-Erreger dar. Ziel der durchgeführten Untersuchung war es daher, Aufschluss über Resistenzdeterminanten und Virulenzfaktoren der in Thüringer Milchviehherden vorkommenden Staphylococcus aureus zu erhalten, wobei eine Microarray-gestützte Genotypisierung zum Einsatz kam. Weiterhin sollte analysiert werden, ob der Genotyp der Isolate mit dem Phänotyp korreliert. In 34 Thüringer Milchviehherden wurde der gesamte Bestand der laktierenden Kühe zweimal auf Basis von Viertelgemelksproben bakteriologisch untersucht. Die Beurteilung der Kulturen erfolgte im Nativausstrich nach 48-stündiger Bebrütung und zusätzlich nach Voranreicherung in einer Glucose-Bouillon mit anschließender 24-stündiger Bebrütung. Staphylococcus aureus-positiv waren 1902 von insgesamt 81 567 Milchproben. Aus diesen wurden 189 für die Herden repräsentative Isolate ausgewählt und mittels Microarray-Technologie umfassend charakterisiert und klassifiziert. Zudem wurde der Phänotyp der Isolate auf Äskulin- und Columbia-Blutagar erfasst und das Resistenzverhalten mittels Agardiffusionstest ermittelt. Die 189 typisierten Staphylococcus aureus konnten elf verschiedenen klonalen Komplexen (CC) zugeordnet werden. Der Großteil der Isolate (80,4 %) zählte zu CC133, CC151 und CC479. Diese Isolate besaßen mit einer Ausnahme das Leukozidin-Gen lukF-P83/lukM. Die übrigen Isolate, die negativ auf lukF-P83/lukM getestet wurden, gehörten acht vergleichsweise sporadisch vorkommenden CC (CC7, CC9, CC20, CC45, CC50, CC97, CC101, CC398) an. In nur 0,7 % der zu den drei dominanten CC zählenden Isolate war das Beta-Laktamase-Gen blaZ vorhanden, während es bei 54,1 % der sporadisch vorkommenden CC detektiert wurde. Das Methicillin-Resistenzgen mecA wurde bei lediglich vier Isolaten (2,1 %) nachgewiesen, die alle CC398 angehörten. Sie verfügten neben Resistenzen gegenüber β-Laktam-Antibiotika über eine Tetrazyklin-Resistenz. Darüber hinaus wurde in einem Isolat das Makrolid/Lincosamid/Streptogramin-Resistenz vermittelnde vgaA und in einem Isolat das Aminoglykosid-Resistenz vermittelnde aacA-aphD detektiert. Humanmedizinisch relevante Enterotoxin-, Exfoliatin- oder PVL-Gene wurden in den vier Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) nicht gefunden. Im Agardiffusiontest zeigten diese Isolate eine Penicillin- und eine Tetrazyklin-Resistenz, jedoch keine Resistenz gegenüber Oxacillin, welches als MRSA-Marker gilt. Die Gene der klassischen, humanmedizinisch bedeutsamen Enterotoxine A, B und C waren bei 12,7 % der Isolate vorhanden, wohingegen die Gene von Enterotoxin D und E nicht vorkamen. Insgesamt fanden sich Enterotoxin-Gene bei 78,3 % der typisierten Staphylococcus aureus, wobei die für Enterotoxin G, I, M, N, O und U kodierenden dominierten. Phänotypisch unterschieden sich die CC bezüglich Hämolyse und Pigmentierung, wobei alle CC398-Isolate als eierschalenfarben mit doppelzoniger Hämolyse auftraten. Hämolysin-Gene besaßen alle Isolate, ein Zusammenhang zu den phänotypisch ausgeprägten Hämolysezonen bestand jedoch nicht. Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass in Thüringer Milchviehbeständen zwei epidemiologisch unterschiedliche Varianten von Staphylococcus aureus existieren. Die in dieser Studie dominierenden, lukF-P83/lukM-positiven CC133, CC151 und CC479 verursachten einen Großteil der Infektionen und gelten als auf das Euter beschränkte Erreger. Sie können daher als „euterassoziiert“ angesehen werden. Dagegen verfügten die anderen in dieser Untersuchung detektierten, lukF-P83/lukM-negativen CC über Charakteristika „umweltassoziierter“ Keime. Sie besitzen ein breites Wirtsspektrum und treten auch außerhalb des bovinen Euters in der Umgebung der Kühe auf. Die Prüfung auf lukF-P83/lukM erwies sich als zuverlässige Methode, zwischen beiden epidemiologischen Varianten zu unterscheiden. Folglich lässt die An- oder Abwesenheit dieser Genkombination einen Rückschluss auf die in der Herde verbreiteten CC zu. Das ermöglicht die Berücksichtigung der CC-spezifischen Erreger-Eigenschaften bei der Etablierung von Sanierungsprogrammen, die somit effizient gestaltet werden können. MRSA waren in Thüringer Milchviehbeständen wenig verbreitet und nur schwach mit Resistenzdeterminanten und humanmedizinisch bedeutsamen Pathogenitätsfaktoren ausgestattet. Diese MRSA aus Rohmilchproben sind daher nicht mit multiresistenten Isolaten aus der Humanmedizin zu vergleichen. Gene für humanmedizinisch relevante Enterotoxine, für die ein Zusammenhang mit Lebensmittelintoxikationen belegt ist, wurden selten, andere Enterotoxin-Gene jedoch häufig nachgewiesen.

Wie für viele andere Zivilisationskrankheiten werden auch für Atherosklerose und dadurch verursachte Erkrankungen wie Herzinfarkt oder Schlaganfall die Weichen mitunter schon vor der Geburt gestellt. Pränatale oder fetale Programmierung heißt der Mechanismus, durch den negative Umweltbedingungen während der Schwangerschaft, allen voran der Einfluss von Stresshormonen, auf die Entwicklung des Fetus wirken und die Prädisposition für spätere Erkrankungen schaffen können (SCHWAB 2009, SECKL 2001). Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen von Stress während der Schwangerschaft auf den Fettstoffwechsel der Nachkommen unter besonderer Berücksichtigung bekannter Herz-Kreislauf-Risikofaktoren zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde 28 Weißbüschelaffen (F0) während der Trächtigkeit eine Woche lang täglich Dexamethason (DEX) – ein synthetisches Glucocorticoid (GC), welches die Plazentaschranke passieren kann (TEGETHOFF et al. 2009) – oral verabreicht (BEINDORFF et al. 2006, EINSPANIER et al. 2006c). Die drei weiblichen Folgegenerationen DEX F1 (n = 5), DEX F2 (n = 6) und DEX F3 (n = 3) dieser Tiere wurden untersucht, wobei sich die Medikamentengabe auf die F0-Generation beschränkte und alle weiteren Trächtigkeiten ungestört verliefen. Im Alter von 3,3 bis 5,6 Jahren (DEX F1) bzw. von Geburt an bis 1,5 Jahre (DEX F2, DEX F3) wurden die Tiere wöchentlich gewogen. In Blutproben wurden einerseits Fettsäuren (FS), andererseits Cholesterol (CHOL), Triglyceride (TG) und Lipoproteine gemessen, wobei zwei Methoden – enzymatische Analyse nach Ultrazentrifugation und direkter Assay – zum Einsatz kamen. Alle Resultate wurden denen gesunder Kontrolltiere ähnlichen Alters (n = 12) gegenübergestellt. Die Körpermasse unterschied sich zu keinem Zeitpunkt signifikant zwischen den Nachkommen der mit DEX behandelten Tiere und den Kontrollgruppen. Entweder gab es keinen programmierten Effekt auf das Gewicht oder er wurde durch individuelle Schwankungen, möglicherweise verstärkt durch erhöhte Stressempfindlichkeit oder Hyperaktivität der DEX-Nachkommen (FRENCH et al. 2004, SCHWAB 2009) und damit einhergehende Tendenz zur Gewichtsabnahme (KAPLAN und SHELMIDINE 2010) maskiert. Beide Methoden zur Untersuchung des Lipoproteinprofils erschienen für Weißbüschelaffen geeignet und können für zukünftige Untersuchungen empfohlen werden. Bei den Kontrollgruppen fiel auf, dass ältere Tiere u. a. signifikant mehr LDL- und VLDL-CHOL, aber signifikant weniger HDL-TG und n3-FS hatten als jüngere, was auf ein wie beim Menschen mit dem Alter steigendes Herz-Kreislauf-Risiko (CARLSSON et al. 2010) schließen lässt. Sowohl DEX F2 als auch DEX F3 wiesen signifikant höhere Konzentrationen von LDL-CHOL, signifikant niedrigere Werte von HDL-TG, mehr Gesamt-CHOL sowie einen höheren Quotienten CHOL : HDL-CHOL im Blutplasma auf als die Kontrolltiere. Diese Parameter gehören zu den in der humanmedizinischen Diagnostik genutzten Herz-Kreislauf-Risikofaktoren und die Veränderungen weisen auf eine erhöhte Auftrittswahrscheinlichkeit kardiovaskulärer Erkrankungen hin (KANNEL et al. 1994, LUSIS et al. 2004, NCEP 2002). Zusätzlich fielen bei DEX F1, DEX F2 und DEX F3 im Vergleich zu den Kontrollen signifikant erniedrigte Gehalte an n3-FS auf, die u. a. für ihre antiphlogistische und kardioprotektive Wirkung bekannt sind (ALONSO et al. 2003, CALDER 2004, KINSELLA et al. 1990). Pränatale GC-Behandlung rief demzufolge über Veränderungen im Fettstoffwechsel ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei ihren weiblichen Nachkommen F1 bis F3 hervor. Dies lässt auf epigenetische Effekte schließen, welche in weiterführenden Untersuchungen genauer erforscht werden sollten.:Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 4 2.1 Fettstoffwechsel 4 2.2 Atherosklerose 7 2.3 Stress in der Schwangerschaft 9 2.4 Der Weißbüschelaffe (Callithrix jacchus) 15 3 Tiere, Material und Methoden 17 3.1 Tiere 17 3.1.1 Vorangegangener Versuch in Göttingen – Pränataler Stress 17 3.1.1.1 Material und Methoden 17 3.1.1.2 Ergebnisse 18 3.1.2 Versuchsgruppen 19 3.1.3 Haltung 20 3.1.4 Ernährung 21 3.1.5 Geburtenkontrolle 22 3.2 Datensammlung 23 3.2.1 Körpergewicht 23 3.2.2 Blutparameter des Fettstoffwechsels 23 3.2.2.1 Probengewinnung 24 3.2.2.2 Lipoproteinanalyse 25 3.2.2.3 Fettsäureanalyse 26 3.3 Statistische Auswertung 27 4 Ergebnisse 28 4.1 Körpergewicht 28 4.2 Blutparameter des Fettstoffwechsels 30 4.2.1 Vergleich der Methoden MU und MD 36 4.2.2 CONTROL YOUNG im Alter von 9 und 19 Monaten 36 4.2.3 Altersabhängigkeit der Parameter bei gesunden Kontrolltieren37 4.2.4 Einfluss pränataler DEX-Gabe auf die Nachkommen F1 bis F3 38 4.2.4.1 Lipoproteine 38 4.2.4.2 Fettsäuren 40 5 Diskussion 41 5.1 Versuchsaufbau 41 5.2 Ergebnisse: Körpergewicht 43 5.3 Ergebnisse: Blutparameter des Fettstoffwechsels 45 5.4 Fazit 47 6 Zusammenfassung 48 7 Summary 50 8 Literaturverzeichnis 52 9 Anhang I 9.1 Buchwald U, Teupser D, Kuehnel F, Grohmann J, Schmieder N, Beindorff N, Schlumbohm C, Fuhrmann H, Einspanier A. Prenatal stress programs lipid metabolism enhancing cardiovascular risk in the female F1, F2, and F3 generation in the primate model common marmoset (Callithrix jacchus). J Med Primatol. 2012;41:231-40. doi: 10.1111/j.1600-0684.2012.00551.x. [Zeitschriftenartikel] I 9.2 Buchwald U, Gassdorf F, Grohmann J, Teupser D, Habla C, Einspanier A. Prenatal dexamethasone application influences parameters of lipid metabolism in the female F2 and F3 generation of common marmoset monkeys (Callithrix jacchus). New Paradigms in Laboratory Animal Science. 2010;33. [Abstract zu einem Vortrag] XXIII 9.3 Buchwald U, Kühnel F, Grohmann J, Teupser D, Einspanier A. Intrauterine Stresshormone beeinflussen den Fettstoffwechsel weiblicher Nachkommen des Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus). Leipzig Research Festival for Life Sciences. 2010;220. ISBN 978-3-9810760-6-6. [Abstract zu einem Poster] XXV Danksagung / As for many other civilization diseases, the way for atherosclerosis and hence heart attack and stroke can be paved even before birth. The mechanism by which negative environmental circumstances, first of all the influence of stress hormones, can alter the development of the fetus and cause a predisposition for diseases later in life is called prenatal or fetal programming (SCHWAB 2009, SECKL 2001). The aim of the present study was to investigate the consequences of stress during pregnancy on lipid metabolism of the offspring with special regard to known cardiovascular risk factors. Therefore, 28 common marmosets (F0) were given dexamethasone (DEX) – a synthetic glucocorticoid (GC) with the ability to pass the placenta easily (TEGETHOFF et al. 2009) – orally, once daily for one week during gestation (BEINDORFF et al. 2006, EINSPANIER et al. 2006c). The three female filial generations DEX F1 (n = 5), DEX F2 (n = 6) and DEX F3 (n = 3) of those monkeys were investigated. Only the F0 generation was treated with DEX, while all of the following pregnancies remained undisturbed. At the age of 3.3 up to 5.6 years (DEX F1) and from birth until 1.5 years (DEX F2, DEX F3), respectively, the animals were weighed weekly. Blood samples were analyzed on the one hand for fatty acids (FA), on the other hand for cholesterol (CHOL), triglycerides (TG) and lipoproteins using two different methods – enzymatic analysis after ultracentrifugation and direct assay. All results were compared to those of healthy controls of similar age (n = 12). Body mass of the offspring of dams prenatally treated with DEX was not significantly different from that of the controls at any point of time. Either there was no programming effect on weight or it was masked by individual fluctuations, maybe potentiated by hyperactivity or a higher sensitivity to stress of the DEX offspring (FRENCH et al. 2004, SCHWAB 2009) and hence a tendency to loose weight (KAPLAN and SHELMIDINE 2010). Both methods for lipoprotein analysis seemed to be suitable for the common marmoset and can be recommended for future investigations. In the controls, older animals showed significantly more LDL and VLDL CHOL, but significantly less HDL TG and n3 FA than younger ones, which points out to a cardiovascular risk rising with age as in humans (CARLSSON et al. 2010). DEX F2 and DEX F3 had significantly higher concentrations of LDL CHOL, significantly lower levels of HDL TG, more total CHOL and a higher ratio of CHOL : HDL CHOL in blood plasma than the controls. Those parameters are well-known human medicine cardiovascular risk factors and the aberrations detected indicate a higher probability of developing cardiovascular diseases (KANNEL et al. 1994, LUSIS et al. 2004, NCEP 2002). Additionally, compared to the controls, all DEX generations F1 to F3 showed significantly lower levels of n3 FA, which are known for their antiinflammatory and cardioprotective effects amongst others (ALONSO et al. 2003, CALDER 2004, KINSELLA et al. 1990). Consequently, prenatal treatment with GC caused an increased risk for cardiovascular diseases in the female offspring F1 up to F3 via alteration of lipid metabolism. This points out to epigenetic effects, which require further investigation.:Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 4 2.1 Fettstoffwechsel 4 2.2 Atherosklerose 7 2.3 Stress in der Schwangerschaft 9 2.4 Der Weißbüschelaffe (Callithrix jacchus) 15 3 Tiere, Material und Methoden 17 3.1 Tiere 17 3.1.1 Vorangegangener Versuch in Göttingen – Pränataler Stress 17 3.1.1.1 Material und Methoden 17 3.1.1.2 Ergebnisse 18 3.1.2 Versuchsgruppen 19 3.1.3 Haltung 20 3.1.4 Ernährung 21 3.1.5 Geburtenkontrolle 22 3.2 Datensammlung 23 3.2.1 Körpergewicht 23 3.2.2 Blutparameter des Fettstoffwechsels 23 3.2.2.1 Probengewinnung 24 3.2.2.2 Lipoproteinanalyse 25 3.2.2.3 Fettsäureanalyse 26 3.3 Statistische Auswertung 27 4 Ergebnisse 28 4.1 Körpergewicht 28 4.2 Blutparameter des Fettstoffwechsels 30 4.2.1 Vergleich der Methoden MU und MD 36 4.2.2 CONTROL YOUNG im Alter von 9 und 19 Monaten 36 4.2.3 Altersabhängigkeit der Parameter bei gesunden Kontrolltieren37 4.2.4 Einfluss pränataler DEX-Gabe auf die Nachkommen F1 bis F3 38 4.2.4.1 Lipoproteine 38 4.2.4.2 Fettsäuren 40 5 Diskussion 41 5.1 Versuchsaufbau 41 5.2 Ergebnisse: Körpergewicht 43 5.3 Ergebnisse: Blutparameter des Fettstoffwechsels 45 5.4 Fazit 47 6 Zusammenfassung 48 7 Summary 50 8 Literaturverzeichnis 52 9 Anhang I 9.1 Buchwald U, Teupser D, Kuehnel F, Grohmann J, Schmieder N, Beindorff N, Schlumbohm C, Fuhrmann H, Einspanier A. Prenatal stress programs lipid metabolism enhancing cardiovascular risk in the female F1, F2, and F3 generation in the primate model common marmoset (Callithrix jacchus). J Med Primatol. 2012;41:231-40. doi: 10.1111/j.1600-0684.2012.00551.x. [Zeitschriftenartikel] I 9.2 Buchwald U, Gassdorf F, Grohmann J, Teupser D, Habla C, Einspanier A. Prenatal dexamethasone application influences parameters of lipid metabolism in the female F2 and F3 generation of common marmoset monkeys (Callithrix jacchus). New Paradigms in Laboratory Animal Science. 2010;33. [Abstract zu einem Vortrag] XXIII 9.3 Buchwald U, Kühnel F, Grohmann J, Teupser D, Einspanier A. Intrauterine Stresshormone beeinflussen den Fettstoffwechsel weiblicher Nachkommen des Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus). Leipzig Research Festival for Life Sciences. 2010;220. ISBN 978-3-9810760-6-6. [Abstract zu einem Poster] XXV Danksagung

Pathologische Veränderungen der Wirbelsäule können zur Verkleinerung der Foramina intervertebralia der Halswirbelsäule sowie zur Verkürzung der Abstände zwischen den Dornfortsätzen der Brustwirbelsäule führen. Eine Veränderung der Kopf-Hals-Haltung kann ebenfalls die Dimension der Foramina intervertebralia sowie die Abstände zwischen den Dornfortsätzen beeinflussen. Die Bestimmung des Einflusses der Kopf-Hals-Haltung auf die genannten Parameter bei der radiologischen Darstellung der Wirbelsäule war deshalb das Ziel der vorliegenden Arbeit. In drei unterschiedlichen Kopf-Hals-Haltungen wurde die Halswirbelsäule von 25 klinisch unauffälligen Pferden im laterolateralen Strahlengang dargestellt. Laterolaterale Röntgenaufnahmen der Brustwirbelsäule von 23 Pferden ohne klinische Anzeichen einer Erkrankung der Wirbelsäule wurden ebenfalls in drei verschiedenen Kopf-Hals-Haltungen angefertigt. Die Auswertung dieser Aufnahmen erfolgte mit Hilfe von neu entwickelten Messmethoden, die eine hohe Reproduzierbarkeit aufwiesen. Auf den Aufnahmen der Halswirbelsäule wurde die Länge der Wirbelkörper und die Dimension der Foramina intervertebralia bestimmt. Zusätzlich wurden die Winkel zwischen angrenzenden Halswirbeln ermittelt. Der Abstand zwischen benachbarten Dornfortsätzen sowie die Breite der Dornfortsätze wurden für die Auswertung der Aufnahmen der Brustwirbelsäule gemessen. Für eine exaktere Auswertung der Aufnahmen der Brustwirbelsäule wurde ein spezieller Bildfilter entwickelt, der durch eine bessere Detailerkennbarkeit zu einer genaueren Messung der Streckung führte. Sowohl für die Breite der Dornfortsätze als auch für die Länge der Wirbelkörper der Halswirbel konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Röntgenaufnahmen in den verschiedenen Kopf-Hals-Haltungen gefunden werden. Beide Strecken dienten zur Überprüfung des Versuchsaufbaus, um andere Ursachen für eine unterschiedliche Größe der Messstrecken auszuschließen. Die Foramina intervertebralia waren bei tiefer Kopf-Hals-Haltung signifikant größer als bei den anderen beiden Kopf-Hals-Haltungen (p < 0,05). Zwischen hoher und physiologischer Kopf-Hals-Haltung stellten sich nur die Foramina intervertebralia zwischen sechstem und siebten Halswirbel unterschiedlich groß dar (p < 0,05). Die Abstände zwischen angrenzenden Brustwirbeln waren vom achten bis zum vierzehnten Dornfortsatz in tiefer Kopf-Hals-Haltung größer als in den beiden anderen Kopf-Hals-Haltungen (p < 0,05). Diese Abstände nahmen insgesamt von kranial nach kaudal ab (p < 0,05) ab. Der zwölfte Dornfortsatz diente dabei zur Identifizierung der anderen, da er sich signifikant von den schmaleren kranialen und den breiteren kaudalen Dornfortsätzen unterschied (p < 0,01). Die Kopf-Hals-Haltung während der radiologischen Untersuchung beeinflusst sowohl die Dimension der Foramina intervertebralia als auch den Abstand zwischen den Dornfortsätzen. Deshalb sollte diese bei der Auswertung radiologischer Aufnahmen immer berücksichtigt werden. Die Foramina intervertebralia stellten sich bei tiefer Kopf-Hals-Haltung am größten dar und können somit in dieser am besten beurteilt werden, jedoch kommt es zu einer Veränderung der Anordnung der Wirbel, so dass diese nur noch eingeschränkt beurteilt werden können. Eine tiefe Kopf-Hals-Haltung führt zur Vergrößerung der Abstände zwischen den Dornfortsätzen und kann somit die Beurteilung von Röntgenaufnahmen der Brustwirbelsäule, gerade im Rahmen einer Kaufuntersuchung, beeinflussen. Die Kopf-Hals-Haltung bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen der Wirbelsäule sollte standardisiert werden, um durch verbesserte Vergleichbarkeit Manipulationen und Fehlinterpretationen einzuschränken.:1 Einleitung ................................................................................................................................. 1 2 Hypothesen .............................................................................................................................. 3 3 Eigene wissenschaftliche Orginalarbeiten ....................................................................... 4 3.1 Publikation 1: ................................................................................................................. 4 Die Bedeutung der Kopf-Hals-Haltung bei der röntgenologischen Darstellung der Foramina intervertebralia das Pferdehalses in der seitlichen Projektion ........................ 4 3.2 Publikation 2: ............................................................................................................... 25 Influence of head and neck position on radiographic measurement of distances between thoracic spinous processes in clinically sound horses .................................... 25 4 Diskussion .............................................................................................................................. 45 4.1 Ziele der Arbeit............................................................................................................. 45 4.2 Auswahl der Pferde ...................................................................................................... 45 4.3 Position der Pferde während der Untersuchungen ....................................................... 46 4.4 Röntgenologische Darstellung der Wirbelsäule der Pferde .......................................... 47 4.5 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Halswirbelsäule ......................... 49 4.6 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Brustwirbelsäule ........................ 51 4.7 Ergebnisse der Messungen der Halswirbelsäule .......................................................... 52 4.8 Ergebnisse der Messungen der Brustwirbelsäule ......................................................... 53 4.9 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Halses ..................... 55 4.10 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Rückens .................. 56 4.11 Abschließende Betrachtung .......................................................................................... 58 6 Zusammenfassung ............................................................................................................... 60 7 Summary ................................................................................................................................ 62 8 Literaturverzeichnis ............................................................................................................ 64 Danksagung ........................................................................................................................................ 71 / Pathological changes of the spine can lead to reduction of the intervertebral foramina dimensions in the cervical spine and to shortening of the distances between the spinous processes in the thoracic spine. However, alteration of the head and neck position influences the dimensions of the intervertebral foramina as well as the distances between the spinous processes. Determining the influence of the head and neck position on these parameters during radiological examination of the equine spine was the aim of this study. In three different head and neck positions lateral-lateral views of the cervical spine in 25 clinically sound horses were radiographically obtained. Lateral-lateral radiographs of the thoracic spine from 23 horses lacking clinical signs of spine diseases were taken in three different head and neck positions. Evaluation of the radiographs was carried out with newly developed measurement techniques providing high reproducibility. On the radiographs of the cervical spine the length of the vertebral bodies and the dimension of the intervertebral foramina were measured. Additionally, the angles between adjacent cervical vertebrae were determined. The distances between adjacent spinous processes and the width of the spinous processes were measured for evaluating the radiographs of the thoracic spines. For a more accurate evaluation of the thoracic spine radiographs a purpose-built image filter was developed, which provided more accurate measurement of the distances through better detail recognition. No significant differences were found for the width of the spinous processes of the thoracic vertebrae and the length of vertebral bodies of the cervical vertebrae between the radiographs taken in the three different head and neck positions. Both these distances were used to verify the experimental set-up to rule out other causes for differences in the measured distances. The intervertebral foramina were significantly wider in the low head and neck position than in the other two head and neck positions (p < 0.05). Between the high and the free head and neck position only the intervertebral foramina of the sixth and seventh cervical vertebrae showed different dimensions (p< 0.05). The distances between the adjacent thoracic vertebrae from the eighth to the fourteenth spinous processes were wider in the low head and neck position compared to the other two head and neck positions (p < 0.05). Altogether, these distances decreased from cranial to caudal (p < 0.05). The twelfth spinous process served for numerical identification of the other spinous processes due to its significant difference in width to the narrower cranial and broader caudal spinous processes (p < 0.05). The head and neck position during radiographic examination influences the dimensions of the intervertebral foramina as well as the distances between the spinous processes. Therefore, it should always be considered when evaluating radiographs. In the low head and neck position the intervertebral foramina turned out to be the widest and could be best assessed. However, this resulted in changes to the alignment of the vertebrae and therefore a limited assessment. A low head and neck position leads to an increase in the distances between the spinous processes and could influence the evaluation of radiographs especially if these are taken as part of a pre-purchase examination. During the radiographic examination of the spine the head and neck position should be standardised in order to reduce manipulation and misinterpretation through better comparability of such radiographs.:1 Einleitung ................................................................................................................................. 1 2 Hypothesen .............................................................................................................................. 3 3 Eigene wissenschaftliche Orginalarbeiten ....................................................................... 4 3.1 Publikation 1: ................................................................................................................. 4 Die Bedeutung der Kopf-Hals-Haltung bei der röntgenologischen Darstellung der Foramina intervertebralia das Pferdehalses in der seitlichen Projektion ........................ 4 3.2 Publikation 2: ............................................................................................................... 25 Influence of head and neck position on radiographic measurement of distances between thoracic spinous processes in clinically sound horses .................................... 25 4 Diskussion .............................................................................................................................. 45 4.1 Ziele der Arbeit............................................................................................................. 45 4.2 Auswahl der Pferde ...................................................................................................... 45 4.3 Position der Pferde während der Untersuchungen ....................................................... 46 4.4 Röntgenologische Darstellung der Wirbelsäule der Pferde .......................................... 47 4.5 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Halswirbelsäule ......................... 49 4.6 Auswertung der röntgenologischen Aufnahmen der Brustwirbelsäule ........................ 51 4.7 Ergebnisse der Messungen der Halswirbelsäule .......................................................... 52 4.8 Ergebnisse der Messungen der Brustwirbelsäule ......................................................... 53 4.9 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Halses ..................... 55 4.10 Klinische Relevanz für die röntgenologische Untersuchung des Rückens .................. 56 4.11 Abschließende Betrachtung .......................................................................................... 58 6 Zusammenfassung ............................................................................................................... 60 7 Summary ................................................................................................................................ 62 8 Literaturverzeichnis ............................................................................................................ 64 Danksagung ........................................................................................................................................ 71