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Verletzungen der oberflächlichen Beugesehne (OBS) sind eine der häufigsten Ursachen für Lahmheiten bei Sportpferden. Biplanare Hochfrequenz-Fluoreszenz Kinematografie (FluoKin) gilt aufgrund hoher Präzision als Goldstandard für die skelettale Bewegungsanalyse. Zur funktionellen Untersuchung der OBS kann mit dieser Technik nach der minimalinvasiven Implantation von Tantalkugeln in die OBS ebenso eine präzise Messung der Sehnendehnung in vivo anhand der Änderung der Intermarkerdistanzen (IMD) in Bewegung erfolgen. Die bislang nur innerhalb einer Pilotstudie an einem Pony getestete Methode zur FluoKin-basierten Messung der Dehnung der OBS wird in dieser Studie an vier weiteren Ponys validiert. Der Versuch umfasst die FluoKin-basierte Messung der Dehnung der OBS beider Vordergliedmaßen an vier Ponys im Schritt und Trab. Die OBS wurde im gesunden Zustand sowie zwei, acht und 22 Wochen nach Induktion einer Sehnenläsion in der rechten Vordergliedmaße mit Kollagenase untersucht. Parallel zu den FluoKin-Messungen wurde die Heilung der Sehne im Rahmen von Ultraschalluntersuchungen dokumentiert. Im Gegensatz zu der kontinuierlichen Verbesserung der klinischen Befunde kam es bei allen Ponys im Studienverlauf zu einer Verringerung der Sehnendehnung in der Metakarpalregion der verletzten OBS. So beträgt die Gesamtänderung der IMD im Rahmen der Sehnenheilung zum Zeitpunkt der Hauptstützphase im Vergleich zum physiologischen Zustand durchschnittlich -2,56 % ± 1,76 % (Schritt) bzw. -4,0 % ± 2,11 % (Trab). Im läsionsnahen Sehnenabschnitt in der mittleren Metakarpalregion zeigt sich teilweise ein gegensätzliches Dehnungsmuster nach Verletzung der Sehne und es wurde eine vermehrte Zunahme der IMD nach Verletzung der OBS gemessen. Die Verwendung der hochpräzisen FluoKin-Technik ermöglicht die Messung der Sehnendehnung im physiologischen Zustand der Sehne sowie in verschiedenen Stadien einer induzierten Tendinopathie. Anhand der Änderung der Sehnendehnung in der (mittleren) Metakarpalregion der OBS im Studienverlauf kann gezeigt werden, dass Verletzungen der OBS mit einer biomechanischen Funktionsveränderung im Vergleich zum physiologischen Zustand verbunden sind, die auch noch nach Abklingen der klinischen Symptome und einer Verbesserung der Ultraschallbefunde besteht. Der Heilungsprozess führt somit auch noch nach 22 Wochen nicht zu einer Besserung der Funktionalität des Sehnengewebes

Die kongenitale Toxoplasmose kann zu schwerwiegenden Folgen für einen Fötus führen. In dieser Dissertation wird erstmals ein geeignetes Tierversuchsmodell in Form des Meerschweinchens etabliert. Anhand dessen konnten die pathologischen Alterationen als eine Folge von einer durch den Parasiten verursachte Reduktion von Neuronen und neuralen Stammzellen zurückgeführt werden.

Einleitung: Equines Asthma ist eine weit verbreitete Erkrankung bei Pferden und eine der häufigsten Ursachen für Leistungsintoleranz. Die Pathogenese der Erkrankung ist trotz intensiver Untersuchungen nicht vollständig geklärt, jedoch wird von einer übermäßigen Th2-basierten Reaktion der adaptiven Immunabwehr ausgegangen. TCDO werden immunmodulatorische Eigenschaften zugesprochen, indem es die Antwort des erworbenen Immunsystems herunter reguliert und die angeborene Immunität stimuliert. Ziele der Untersuchungen: In der vorliegenden Studie handelt es sich um die erste Anwendung von TCDO beim Pferd. Im ersten Teil der Studie wurde geprüft, ob durch die Infusion mit TCDO unerwünschte Nebenwirkungen, wie Hepato- oder Nephrotoxizität oder eine hämolytische Wirkung hervorgerufen werden. Im zweiten Teil der Studie wurden die Effekte von TCDO auf den Organismus geprüft. Zum einen wurde die Aktivierung von TCDO mit Bildung von Methämoglobin, zum anderen die Entwicklung der Leukozytenpopulation unter der Behandlung untersucht. Im dritten Teil der Studie wurde die Auswirkung der Behandlung auf die klinische Symptomatik des Equinen Asthmas geprüft. Tiere, Material und Methoden: Behandelt wurden 42 Pferde aus dem Patientenstamm der überweisenden Tierärzte der Klinik für Pferde mit equinem Asthma. Die Pferde wurden per Zufallsprinzip der TCDO- (n = 21) und der Kontrollgruppe (n = 21) zugeteilt. Die Pferde wurden über 5 Tage per Infusion mit TCDO bzw. Natrium-Chlorid Infusion behandelt und nach ca. 3 Wochen nachuntersucht. Im ersten der Teil der Studie wurden zum Ausschluss von Hepato- und/oder Nephrotoxizität sowie Hämolyse gGT, AST, AP, Erythrozytenzahl, Bilirubin, Kreatinin und Harnstoff im Blut bestimmt. Im zweiten Teil der Studie wurden Hämoglobin, Anteil des Methämoglobins, Leukozytenzahl und die Anteile von Mono- und Lymphozyten untersucht. Im dritten Teil der Studie wurde der klinische Score, Endoskopiescore, Anteil der neutrophilen Granulozyten im BALF sowie pₐO₂ und pₐCO₂ in der arteriellen Blutgasanalyse bestimmt Ergebnisse: Im ersten Teil der Studie wurden keine unerwünschten klinischen Nebenwirkungen festgestellt. Die Untersuchungen der Leber- und Nierenwerte lassen auf keine Hepato- oder Nephrotoxizität schließen. Die Behandlung mit TCDO scheint eine geringgradige Hämolyse auszulösen, die jedoch zu keinem Zeitpunkt klinisch relevant wurde. Im zweiten Teil der Studie wurde in der TCDO- Gruppe eine signifikante Erhöhung des Anteils von Methämoglobin am Gesamthämoglobingehalt festgestellt, was für eine Aktivierung des Wirkstoffes spricht. Die Untersuchungen der Leukozytenpopulation zeigten keine signifikanten Veränderungen, tendenziell stiegen in der TCDO- Gruppe die Anteile der Lymphozyten an der Gesamtzellpopulation bei gleichzeitiger Verringerung der Monozytenanteile. In der Kontrollgruppe zeigten sich ein geringerer Anstieg der Lymphozyten- und ein Abfall der Monozytenanteile. Dies sind gegensätzliche Beobachtungen verglichen mit humanmedizinischen TCDO Studien und sprechen eher für eine Stimulation der adaptiven Immunabwehr. Im dritten Teil der Studie wurden keine signifikanten Veränderungen des klinischen Scores, des Endoskopie Scores, des Anteils neutrophiler Granulozyten im BALF oder der pₐO₂ bzw. pₐCO₂ der arteriellen Blutgasanalyse durch die Behandlung mit TCDO festgestellt. Es zeigte sich jedoch eine signifikante Reduktion des klinischen Scores beider Gruppen während des Klinikaufenthaltes. Im Verlauf der Mittelwerte des Endoskopiescores und der Neutrophilen zeigt sich Anstieg, und damit eine Verschlechterung, in der TCDO Gruppe und eine ggr. Verbesserung bzw. Stabilität der Kontrollgruppe. Schlussfolgerungen: Die klinische Symptomatik sowie die labordiagnostischen Parameter des Equinen Asthmas wurden durch die Behandlung mit dem Immunmodulator TCDO nicht beeinflusst. TCDO scheint keine geeignete Therapie für Equines Asthmas darzustellen.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Definition und klinische Symptomatik des Equinen Asthmas 2.2 Prädisposition, Prävalenz und Genetik 2.3 Ätiologie 2.4 Pathogenese 2.4.1 Lokale Veränderungen/ Prozesse 2.4.1.1 Angeborene Immunität 2.4.1.2 Adaptive Immunität 2.4.1.3 Oxidativer Stress 2.4.1.4 Strukturelle Veränderungen 2.4.2 Systemische Veränderungen 2.5 Diagnose 2.6 Therapie 2.6.1 Haltungsoptimierung 2.6.2 Medikamentöse Therapie 2.6.2.1 Bronchodilatation 2.6.2.2 Entzündungshemmer 2.6.2.3 Sekretolytika und Mukolytika 2.6.2.4 Weiteres 2.6.2.5 Forschung 2.7 Humanes Asthma 2.8 TCDO 2.9 Zielstellungen dieser Arbeit 2.10 Hypothesen der Arbeit: 3 Material und Methoden 3.1 Patientengut 3.2 Tierschutz und Vorversuch 3.3 Allgemeiner Ablauf 3.4 Allgemeine Untersuchung 3.5 Spezielle Untersuchung des Atmungsapparates 3.5.1 Ablauf 3.5.2 Tabelle Scoring System 3.6 Venenverweilkatheter und venöse Blutentnahme 3.7 Differentialblutbild 3.7.1 Blutchemie 3.7.2 Venöse Blutgasanalyse 3.8 Arterielle Blutgasanalyse 3.9 Sedation 3.10 Thorax Röntgen 3.11 Endoskopie 3.11.1 Scoring System Endoskopie 3.12 Bronchoalveoläre Lavage . 3.13 BALF-Zytologie 3.14 Medikamentendosierung, Infusionszusammensetzung und -applikation 3.15 Verwendete Untersuchungsparameter in dieser Studie 3.16 Statistische Auswertung 4 Ergebnisse 4.1 Vorversuch zur Verträglichkeit 4.2 Protokolltreue 4.2.1 Inklusionskriterien 4.2.2 Durchführung Untersuchungen, Beendigung Infusionszyklus 4.2.3 Wiedervorstellung 4.3 Erster Teil der Studie: Anwendung von TCDO beim Pferd, unerwünschte Arzneimittelwirkungen 4.3.1 Klinische Veränderungen, Abweichungen in den Untersuchungsergebnissen 4.3.2 Ausschluss von Hepatotoxizität und Hämolyse durch TCDO 4.3.2.1 Alkalische Phosphatase (ALP) 4.3.2.2 Gammaglutamyltransferase (gGT) 4.3.2.3 Aspartat-Aminotransferase (AST) 4.3.2.4 Erythrozytenzahl 4.3.2.5 Bilirubin 4.3.3 Ausschluss von Nephrotoxizität durch TCDO 4.3.3.1 Kreatinin 4.3.3.2 Harnstoff 4.4 Zweiter Teil der Studie: Effekte von TCDO auf den Organismus 4.4.1 Aktivierung von TCDO 4.4.1.1 Hämoglobin in venösem Blut 4.4.1.2 Hämoglobin in arteriellem Blut 4.4.1.3 Methämoglobin in venöser Blutgasanalyse 4.4.1.4 Methämoglobin in arteriellem Blutgas 4.4.2 Immunmodulierende Wirkung von TCDO 4.4.2.1 Leukozytenzahl 4.4.2.2 Lymphozyten 4.4.2.3 Monozyten 4.5 Dritter Teil der Studie: Auswirkungen der Behandlung mit TCDO auf die klinische Symptomatik des Equinen Asthmas 4.5.1 Klinischer Score 4.5.2 Endoskopie Score 4.5.2.1 Zytologie Score: Neutrophile Granulozyten in BALF . 4.5.3 Blutgasanalyse 4.5.3.1 Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut 4.5.3.2 Kohlenstoffdioxidpartialdruck in arteriellem Blut 5 Diskussion 5.1 Vorversuch 5.2 Kritische Beurteilung von Tieren, Material und Methoden 5.3 Erster Teil der Studie: Anwendung von TCDO beim Pferd, unerwünschte Nebenwirkungen 5.3.1 Klinische Veränderungen, Abweichungen in den Untersuchungsergebnissen 5.3.2 Untersuchung von Hepatotoxizität und Hämolyse 5.3.3 Untersuchung von Nephrotoxizität 5.4 Zweiter Teil der Studie: Effekte von TCDO auf den Organismus 5.4.1 Hämoglobin 5.4.2 Bildung von Methämoglobin 5.4.3 Leukozyten, Lymphozyten, Monozyten 5.5 Dritter Teil der Studie: Auswirkungen der Behandlung mit TCDO auf die klinische Symptomatik des Equinen Asthmas 5.5.1 Klinischer Score 5.5.2 Endoskopie und Zytologie Score 5.5.3 Blutgasanalyse 5.6 Schlussfolgerungen 6 Zusammenfassung 7 Summary 8 Tabellen- und Abbildungsverzeichnis 9 Literaturverzeichnis 10 Danksagung

Einleitung: Im Rahmen umfangreicher statistischer Erhebungen in den Jahren 2007 bis 2017 wurde der Gesundheitsstatus von konventionell und ökologisch gemästeten Puten während der Aufzucht- bzw. Mastphase in Deutschland erfasst. In der unmittelbar vorangegangenen Studie (Bio1) wurde festgestellt, dass ökologisch gemästete Kelly Broad Breasted Bronze (BBB)-Puten im Vergleich zu konventionell gemästeten B.U.T. 6-Puten eine signifikant erhöhte Prävalenz für Leberveränderungen aufwiesen. Besonders auffällig war ein um das Neunfache erhöhtes Auftreten grün gefärbter Lebern (GL). Ziele der Untersuchungen: Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit war die explorative Erhebung und Evaluation infektiöser Faktoren, welche einen kausalen Einfluss auf die Entstehung einer Grünfärbung der Leber bei nach ökologischen Richtlinien gehaltenen Mastputen haben. Tiere, Material und Methoden: Insgesamt wurden 343 Bronze-Hennen einer Cartier Genetik aus fünf verschiedenen Mastbeständen in jeweils zwei Durchgängen mit je zwei Untersuchungsterminen (U1 = 70.– 75. Masttag, U2 = 120. – 127. Masttag) klinisch und pathologisch-anatomisch untersucht. Die Stichprobengröße von 20 Puten je Untersuchungstermin errechnete sich anhand einer erwarteten Prävalenz für GL von 27,7 % mit einem unteren 95 %-Konfidenzintervall von 18,5 % (ausgehend von Bio1), sowie einer laut VO (EG) Nr. 889/2008 maximal erlaubten Herdengröße von 2500 Tieren. Bei jeweils sechs Hennen ohne und, falls GL vorhanden, bis zu sechs Hennen mit GL schließen sich pathologisch-histologische, mikrobiologische, parasitologische und virologische Untersuchungen an. Insgesamt wurden 130 Hennen weiterführend untersucht. Die statistischen Berechnungen wurden je nach Skalierung, Verteilung und Homoskedastizität der Daten als Korrelationsberechnungen (Korrelationskoeffizient nach Bravais-Pearson, Spearman'scher Rangkorrelationskoeffizient) und Hypothesentests (Chi-Quadrat-Test, ungepaarter t-Test, Mann-Whitney-U-Test) durchgeführt. Im Vergleich mehrerer Gruppen wurde eine einfaktorielle ANOVA bzw. der Kruskal-Wallis-Test mit sich jeweils anschließendem Tukey Post-Hoc Test oder Games-Howell Post-Hoc Test implementiert. Das Signifikanzniveau lag bei p ≤ 0,05. Ergebnisse: Die Prävalenzen für GL haben sich im Vergleich zur Vorstudie deutlich verringert. In Bio1 konnte dieser Befund bei 33,1 % der ökologisch gehaltenen Kelly-BBB-Hennen am Schlachthof erhoben werden. In der aktuellen Studie lag die Prävalenz bei den Bronze-Hennen einer Cartier-Genetik im Zuge der pathologisch-anatomischen Untersuchungen mit 9,0 % (95 %-KI [0,06;0,12]) deutlich darunter. Zwischen den einzelnen Beständen fanden sich jedoch Schwankungen zwischen 0,0 % bis 68,4 %. Pathomorphologisch zeigten die GL im Vergleich zu physiologischen Lebern signifikant häufiger eine Infiltration von Entzündungszellen (U1 p ≤ 0,05, U2 p ≤ 0,05) und waren signifikant schwerer (U1 p ≤ 0,05, U2 p ≤ 0,01). Hennen mit GL wiesen zu beiden Untersuchungszeitpunkten ein signifikant geringeres Körpergewicht auf (U1 p ≤ 0,05, U2 p ≤ 0,001). Zu U1 waren bei Hennen mit einer GL signifikant häufiger entzündliche Reaktionen im Dünndarm festzustellen (p ≤ 0,001). Zu U2 wiesen Hennen mit GL signifikant häufiger makroskopische (p ≤ 0,001) und histologische (p ≤ 0,05) Knochenläsionen auf. Die kausale Pathogenese unterscheidet sich zwischen den zwei Untersuchungszeitpunkten. Der Nachweis des immunsupprimierenden Hämorrhagischen Enteritis-Virus (HEV) korreliert signifikant mit der GL in der frühen Mastphase (p ≤ 0,001). Weiterhin wiesen die Hennen mit HEV-Infektion signifikant häufiger pathologische Veränderungen in Milz (Splenomegalie zu U2 p ≤ 0,001) und Duodenum (katarrhalische Duodenitis zu U1 p ≤ 0,001) auf. Zu U2 manifestierte sich bei Hennen mit GL eine signifikant reduzierte Gewichtsentwicklung (p ≤ 0,001). Die HEV positiven ungeimpften Hennen zeigten die höchsten Prävalenzen für GL zu beiden Untersuchungen (U1 = 35,9 %, U2 = 20,0 %), sowie die höchste mittlere Mortalitätsrate (9,15 %). Zu U1 konnten bei diesen Hennen die höchsten relativen Milzgewichte (0,12 %) und die für das HEV charakteristischen Einschlusskörper in Milz und Duodenum gefunden werden. Darüber hinaus wiesen diese Hennen zu U2 die höchsten Prävalenzen für pathologische Veränderungen am Bewegungsapparat (20,0 %) auf. Zu U2 korrelierten die GL signifikant mit dem Vorhandensein von makroskopischen Läsionen des Bewegungsapparats (p ≤ 0,001) sowie einer aseptischen Osteomyelitis (p ≤ 0,05). Somit kann bei den älteren Puten in wesentlichen Punkten vom klassischen Turkey Osteomyelitis Complex (TOC) und einem akuten Entzündungsgeschehen gesprochen werden. Der TOC charakterisiert sich dabei durch das gleichzeitige Vorliegen einer GL und pathologischen Prozessen am Bewegungsapparat, welche durch Escherichia coli und Staphylococcus aureus hervorgerufen werden können. Letzterer ließ sich bei einer Henne mit GL aus multiplen Organen und dem Kniegelenk isolieren. Schlussfolgerungen: Die Befunde dieser Forschungsarbeit sprechen für eine deutliche gesundheitliche Beeinträchtigung der Puten mit einer GL. Die Schädigung der Leber als zentrales Stoffwechselorgan stellt dabei einen ernstzunehmenden Indikator für die Tiergesundheit bei Mastputen dar. Des Weiteren lassen die Befunde vermuten, dass eine Infektion mit dem HEV die Tiergesundheit auch langfristig negativ beeinflusst. Liegen innerhalb eines Durchgangs Prävalenzen von mehr als 1 % für GL vor, so sollte im Sinne des Tierwohls und des Verbraucherschutzes eine Ursachenanalyse mit folgenden Reduktionsmaßnahmen durchgeführt werden. Die Schwankungen der Prävalenzen zwischen den einzelnen Beständen sprechen jedoch dafür, dass die Entstehung der GL keine universell in der ökologischen Putenhaltung vorkommende Problematik darstellt. Der mit den GL im Zusammenhang stehende TOC konnte in dieser Studie als ein multifaktoriell bedingtes Geschehen charakterisiert werden. Dieses wird unter anderem von interagierenden Faktoren wie der Gesundheitsprophylaxe (insb. die Impfung gegen HEV), bakteriellen, parasitären oder viralen Erregern beeinflusst. In Bezug auf das HEV konnte ein negativer Effekt auf die Tiergesundheit inklusive häufig grün gefärbter Lebern nachgewiesen werden. Somit stellt die HEV-Impfung mit einer an die aktuell zirkulierenden Stämme angepassten Vakzine eine Möglichkeit dar diesen Faktoren auch langfristig vorzubeugen.

Im urbanen Abwasser findet sich eine Vielzahl pathogener Mikroorganismen, welche ein Risiko für Tier, Mensch und Umwelt darstellen. Um die Integration dieser und vieler weiterer Schadstoffe in den öffentlichen Wasserkreislauf zu verhindern, ist deren Eliminierung durch Klärwerke und die Überwachung dieser Abläufe von besonderer Relevanz. Obwohl die Präsenz mikrobiologischer Parameter dabei bisher lediglich akzessorisch betrachtet wird, sollten besonders Zoonosen im Abwasser aufgrund ihrer hohen Gesundheitsgefahr für Tiere und Menschen Beachtung in den vorgeschriebenen Kontrollen finden. Hierfür eignen sich besonders molekularbiologische Methoden, wie beispielsweise die zeiteffiziente real-time PCR, welche eine hohe Sensitivität und Spezifität garantiert. Eine Grundvoraussetzung für diesen DNA-basierten Pathogennachweis ist eine schnelle und effiziente Nukleinsäuren-Extraktion am Point-of-Need. Viele existierende Extraktionsverfahren werden diesem Anspruch jedoch aufgrund zeitintensiver und komplexer Protokolle nicht gerecht. Ziel dieser Studie war es, eine Extraktionsmethode für mikrobielle DNA aus Abwasser zu entwickeln, mit welcher Pathogene mittels molekularer Detektionsmethoden wie beispielsweise real-time PCR nachgewiesen werden können. Die Extraktion der DNA des grampositiven Bakteriums S. aureus, des gramnegativen Bakteriums E. coli und des Parasiten C. parvum basierte auf einer „Reverse Purification“. Um einen effizienten Zellaufschluss und DNA-Nachweis zu garantieren, wurde das Verfahren um a) mechanische (Bead Beating), b) chemische (alkalische Inkubation bei Raumtemperatur oder 95 °C) und/oder c) enzymatische (Proteinase K) Vorbehandlungen ergänzt. Das Bead Beating-Protokoll wurde anschließend durch die Variation der Kugelgrößen und den Einsatz von Vortexer oder Hulamixer anstelle eines komplexen Bead Beaters adaptiert. Mithilfe einer Verdünnungsreihe der Pathogene in experimentell kontaminiertem Abwasser wurde das Detektionslimit bestimmt und bei 95 %-iger Wahrscheinlichkeit durch das Wilrich&Wilrich Modell kalkuliert. Zusätzlich dazu wurden die Nukleinsäurekonzentrationen der einzelnen Protokolle mittels NanodropTM (Spektralphotometer) und QubitTM (Fluorometer) gemessen. Die Resultate wurden denen einer Silica-Säulen-basierten Referenzmethode gegenübergestellt. Die effizienteste Methode zum Zellaufschluss der Bakterien steigerte die Extraktionseffizienz gegenüber der Referenzmethode um das Vierfache und beinhaltete eine Kombination aus Bead Beating (mit 0,1mm Glaskugeln und einem Vortexer) und Proteinase K bei 60°C für 10 Minuten. Im Fall von C. parvum erwies sich Proteinase K als effektivste Vorbehandlung (siebenfacher Anstieg der Extraktionsmenge). Basierend auf der etablierten Extraktionsmethode wurde bis zu 0,74 Zellen pro Reaktion von S. aureus, 9,94 Zellen von E. coli und 13,55 Oozysten von C. parvum in experimentell kontaminiertem Abwasser extrahiert und detektiert. Zwischen den detektierten Nukleinsäurekonzentrationen und den ermittelten Extraktionseffizienzen in der real-time PCR wurde keine Korrelation festgestellt. Zur Extraktion mikrobieller DNA aus Abwasser wurde eine Methode für grampositive Bakterien (S. aureus), gramnegative Bakterien (E. coli) und Protozoen (C. parvum) entwickelt, welche eine schnelle und sensitive Erregerdetektion mittels real-time PCR garantiert. Diese Vorteile ermöglichen ein mobil einsetzbares Abwassermonitoring am Point-of-Need.:1 EINLEITUNG 2 LITERATURÜBERSICHT 2.1 Mikrobielle Risiken im Abwasser 2.1.1 Staphylococcus aureus 2.1.2 Escherichia coli 2.1.3 Cryptosporidium parvum 2.2 Ablauf der Abwasseraufbereitung in Deutschland 2.3 Abwassermonitoring 2.3.1 Aktuelle Gesetzeslage und Empfehlungen 2.3.2 Zusätzliche Einsatzmöglichkeiten 2.4 Nachweismethoden im Abwasser: der Vergleich zwischen Kultur und real-time PCR 2.5 Extraktionsverfahren mikrobieller DNA 2.5.1 Konventionelle Extraktionsverfahren 2.5.2 Festphasen-Nukleinsäurenextraktion 3 PUBLIKATION 3.1 Stellungnahme zum Eigenanteil der Publikation 3.2 Publikation 4 DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNG 5 ZUSAMMENFASSUNG 6 SUMMARY 7 REFERENZEN 8 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 9 TABELLENVERZEICHNIS 10 ANHANG 11 DANKSAGUNG

Einleitung: Die Diagnostik und Behandlung des Kryptorchismus stellt in der Pferdemedizin ein häufig vorkommendes Aufgabenfeld dar. Sowohl für die Diagnostik als auch für die Therapie existieren unterschiedliche Methoden, die in der Literatur kontrovers diskutiert werden. Studien, in denen Diagnostik und Therapie gemeinsam untersucht wurden, existieren bisher nicht. Bei der Auswahl der Methoden sollte Berücksichtigung finden, dass diese komplikationsarm sind, einen angemessenen Kosten-Nutzen-Aufwand bedingen und dass die vollständige Kastration nur einer Operation bedarf. Zur Vermeidung von Zweitoperationen oder der Konversion der Operationstechnik ist eine exakte präoperative Diagnostik notwendig. Ziele der Untersuchung: Das Ziel der Studie ist die wissenschaftliche Aufarbeitung der in der Klinik für Pferde der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig vorgestellten Kryptorchiden hinsichtlich Diagnostik und Therapie. Dabei wurden folgende Hypothesen geprüft: 1. Unter Nutzung der transkutanen sonographischen Untersuchung ist eine verlässliche Lokalisation maldescenter Hoden möglich und 2. Die laparoskopische Kryptorchektomie unter Allgemeinanästhesie ist eine sichere Methode zur Entfernung abdominaler Hoden und hinsichtlich der Morbidität vergleichbar mit der Entfernung inguinaler Hoden auf konventionellem Weg. Tiere, Material und Methoden: In einer retrospektiven Studie wurden die Patientendaten von Tieren, die in den Jahren 2008 bis 2019 zur Kryptorchektomie vorgestellt wurden, ausgewertet. In die Untersuchungen wurden folgende Daten einbezogen: Signalement, Vorbericht, Befunde der palpatorischen, rektalen und sonographischen Untersuchung. Die sonographischen Untersuchungen fanden mit einem für die rektale Untersuchung verwendbaren Linearschallkopf (7,5 MHz) statt. Weiterhin wurden die Ergebnisse der Hormonuntersuchung, Lokalisation der entfernten Hoden, Chirurg, chirurgische Technik, Dauer der Chirurgie, Erfolg des operativen Eingriffes, Ergebnis der histologischen Untersuchung, perioperative Gabe von Medikamenten, intraoperative und postoperative Komplikationen, Dauer und Kosten des Klinikaufenthaltes sowie Spätkomplikationen betrachtet. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Mathematica (Version 12.0, Wolfram Research Inc., Champaign, IL, USA). Die Überprüfung der Daten auf Normalverteilung erfolgte mit dem Shapiro-Wilk-Test. Gruppenvergleiche erfolgten mittels Mann-Whitney-Test. Es wurden Vierfeldertafeln erstellt und Sensitivität, Spezifität, Positiver und Negativer Vorhersagewert sowie die zugehörigen 95 %-Konfidenzintervalle berechnet. Zusammenhänge von dichotomen Variablen wurden mit dem Fisher`s exaktem Test, Häufigkeiten mittels Fisher`s exaktem Test für 1 x 2 Tabellen untersucht. Das Signifikanzniveau für alle Tests wurde mit p <0,05 festgelegt. Ergebnisse: 86 Pferde erfüllten die formulierten Einschlusskriterien. Unter den Rassen war das Deutsche Sportpferd mit 32 Tieren am häufigsten vertreten, was der Verteilung der Klinikpopulation entspricht. Neben weiteren Großpferderassen wurden auch drei Shetlandponys sowie zwei Esel in die Studie eingeschlossen. Das Alter der Tiere betrug im Median 2 Jahre und das Gewicht der Tiere im Durchschnitt 414,76 kg. Die Mehrzahl der Pferde (73/86; 84,9 %) wurde als Kryptorchiden ohne Voroperation überwiesen. Hormonuntersuchungen fanden in 7 % der Fälle statt. Die rektale Untersuchung wurde lediglich bei 3,5 % der Tiere vorgenommen und führte zu unklaren Ergebnissen. Bei allen Pferden erfolgte eine transkutane sonographische Untersuchung. Die sonographische Untersuchung war bezüglich inguinaler Hoden deutlich sensitiver als die palpatorische Untersuchung (97,96 % vs. 61,22 %). Die Diagnose abdominaler Kryptorchismus wurde gestellt, wenn der Hoden im Abdomen mittels transkutaner Sonographie auffindbar war oder wenn er inguinal nicht darstellbar war und keine Operationsnarbe vorlag. Auf diese Weise konnte bei 97,6 % der Tiere eine korrekte präoperative Diagnose gestellt und das geeignete operative Verfahren bestimmt werden. Bei Außerachtlassung der Shetlandponys und Esel wurde zu 100 % eine richtige präoperative Diagnose gestellt. Die operative Diagnose war in 36 Fällen ein abdominaler und in 49 Fällen ein inguinaler Kryptorchismus. Bei einem Pferd wurde die Diagnose Monorchismus gestellt. Insgesamt wurden an den 86 Pferden 89 chirurgische Eingriffe für die vollständige Kryptorchektomie oder die abschließende Diagnosestellung vorgenommen. Beim inguinalen Kryptorchismus erfolgte der chirurgische Zugang über einen Schnitt im Bereich des äußeren Leistenringes. Die abdominalen Hoden wurden auf laparoskopischem Weg entfernt, wobei die Operation bei 37 Tieren unter Allgemeinanästhesie und bei einem Pferd im Stehen vorgenommen wurde. Die Operationszeiten betrugen im Median beim inguinalen Kryptorchismus 17 Minuten (IQR = 5) und beim abdominalen Kryptorchismus 30 Minuten (IQR = 10). Der Unterschied der Operationszeiten war signifikant (p ≤ 0,001). Die Zahl der Komplikationen betrug bei den Minor-Komplikationen 15,1 % und bei den Major-Komplikationen 1,2 %. Kein Pferd verstarb oder musste euthanasiert werden. Zwei Pferde mussten nach dem Klinikaufenthalt weiter tierärztlich behandelt werden. Es bestand kein signifikanter Unterschied bei den Komplikationen zwischen der Kryptorchektomie von inguinalen und abdominalen Hoden. Die Dauer des postoperativen stationären Klinikaufenthaltes war für die Tiere mit inguinalem Kryptorchismus signifikant (p = 0,002) kürzer. Pferde mit inguinalem Kryptorchismus verblieben im Median 2 Tage (IQR = 1) und Tiere mit abdominalem Kryptorchismus 3 Tage (IQR = 1) stationär in der Klinik. Schlussfolgerungen: Mit Hilfe der transkutanen sonographischen Untersuchung ist eine verlässliche Lokalisation maldescenter Hoden möglich. Die Notwendigkeit von Zweitoperationen oder die Konversionen der Operationstechnik ist bei der beschriebenen präoperativen Diagnostik mit den daraus bedingten chirurgischen Zugängen zufriedenstellend gering. Die laparoskopische Kryptorchektomie unter Allgemeinanästhesie stellt ein sicheres risikoarmes Verfahren zur Behandlung des abdominalen Kryptorchismus dar.

Einleitung: Equines Asthma ist eine herausfordernde Erkrankung der Pferde. Gekennzeichnet ist sie durch verengte Atemwege mit massiver Schleimansammlung mit einhergehender Leistungsinsuffizienz des Pferdes. Eines der Therapieziele ist der β2-Adrenozeptor (β2AR) in den Atemwegen, der nach Aktivierung durch β-selektive Pharmaka zur Bronchienerweiterung und verbesserten Ventilation der Lunge führt. Eine Langzeitapplikation dieser Therapeutika führt jedoch zur Downregulation der Rezeptoranzahl mit korrespondierender Abschwächung des Therapieerfolges, wobei es Unterschiede im Ausmaß dieses Effektes zwischen den Pharmaka zu geben scheint. Der genaue Mechanismus dahinter ist nicht geklärt. Ziel der Untersuchung: Die vorliegende Arbeit entwickelt zwei neue In-vitro-Zellsysteme, in denen der equine β2AR stabil transfiziert wird und dessen Genexpression (ADRB2) durch Doxycyclin steuerbar ist. Nach Etablierung der reproduzierbaren Anwendbarkeit wird eines der Systeme unter Zugabe von β-selektiven Agonisten genutzt, um den Einfluss der Pharmaka auf die Rezeptor-Signalkaskade und Downregulation zeit- und dosisabhängig zu bestimmen. Material und Methoden: ADRB2 wurde in den Vektor pSBtet_GP kloniert und HEK293T- und COS-7-Zellen mit dem Konstrukt stabil transfiziert. Zur Bestimmung der Parameter für eine adäquate Genexpression wurden die Zellen mit verschiedenen Doxycyclin-Konzentrationen und Inkubationszeiten induziert und die Rezeptor-mRNA-Bildung, -anzahl und -funktion mittels qPCR, Iodocyanopindolol (ICYP)-Bindungsstudien und AlphaScreen cAMP-Assay bestimmt. Anschließend wurden dem HEK-Zellsystem Agonisten (Isoproterenol, Epinephrin, Norepinephrin, Clenbuterol, Salbutamol, Salmeterol), ebenfalls in zeit- und konzentrationsabhängigen Versuchen, zugegeben. Die Entwicklung der Rezeptor-mRNA und -anzahl wurde mittels qPCR und ICYP-Bindungsstudien verfolgt. Zusätzliche Verdrängungsexperimente wurden zur Affinitätsbestimmung einiger Agonisten zum equinen β2AR genutzt. Der Einfluss von Zeit und Dosis von Doxycyclin wurde mittels Two-way-ANOVA mit Bonferroni-Korrektion ermittelt, wobei das Signifikanzniveau bei p < 0,05 festgelegt wurde. Ergebnisse: Die Bildung von Rezeptor-mRNA konnte über alle Doxycyclin-Konzentrationen hinweg mit einer 48-stündigen Inkubation am besten generiert werden, weshalb weitere Experimente mit dieser Induktionsdauer durchgeführt wurden. qPCR und ICYP-Bindungsstudien zeigten eine maximale mRNA- und Rezeptorproteinbildung bei 8,0 µg/ml Doxycyclin, wohingegen die Rezeptorfunktion in Form von Bildung des second messengers cAMP bei niedrigeren Doxycyclin-Konzentrationen (COS: 2,0 µg/ml; HEK: 0,5 µg/ml) gegeben war. Daher entschieden wir uns für eine Induktion mit 1,0 µg/ml Doxycyclin für 48 Stunden, welche dann als Startpunkt für die anschließende 72-stündige Agonistenzugabe genutzt wurde. Alle Agonisten induzierten nach 8-stündiger Inkubation eine gesteigerte Rezeptor-Genexpression, die jedoch meist nach 24 Stunden unter das Startniveau sank und dort auf einem niedrigen Level bis zum Betrachtungsende verblieb. Korrespondierend dazu stieg zeitversetzt die durch ICYP-Bindungsstudien bestimmte Rezeptoranzahl bis 48 Stunden an, zeigte danach unter Salmeterol und Salbutamol, jedoch nicht unter Clenbuterol, eine leichte Abnahme, ohne unter das Ausgangsniveau zu sinken. Die Affinität der Agonisten zum equinen β2AR zeigte folgende Reihenfolge: Salmeterol > Clenbuterol > Isoproterenol > Salbutamol. Schlussfolgerungen: Beide Zellmodelle eignen sich zur weiteren Erforschung der Rezeptorregulation des equinen β2AR mit den ermittelten Parametern für eine stabile Genexpression. Im HEK-System konnte erstmalig nach Agonisten-Zugabe gezeigt werden, dass es einen pharmakainduzierten Zusammenhang zwischen Rezeptor-mRNA-Bildung und dichte gibt, bevor die downregulierenden Prozesse unter Dauertherapie die Überhand bekommen. Salmeterol zeigte dabei schon in geringen Konzentrationen Effekte. Clenbuterol regulierte in unserem Modell jedoch die Rezeptoranzahl nach 72-stündiger Agonisten-Zugabe nicht herunter, was im Kontrast zu bisherigen Ergebnissen steht und zelltypabhängig zu sein scheint.

Einleitung: Periphere Neuropathien sind häufige neurologische Erkrankungen des Rindes. Dabei stellt die Schädigung des Nervus tibialis (Tibialis-Neuropathie; TN) neben Klauenerkrankungen eine häufige Lahmheitsursache bei Milchkühen post partum dar. Erkrankungen des Bewegungsapparates zählen neben Erkrankungen des Euters und Fruchtbarkeitsstörungen zu den Hauptabgangsursachen von Milchkühen. Lahmheiten sind Ausdruck von Schmerzen und beeinträchtigen somit maßgeblich das Tierwohl. Darüber hinaus führen sie zu wirtschaftlichen Verlusten. Weiterhin werden periphere Neuropathien häufig nicht als solche erkannt oder deren Prognose meist zu schlecht eingeschätzt. Dies führt zu einem frühzeitigen Abgang der Tiere, was wiederum unwirtschaftlich ist. Ziele der Untersuchung: Im ersten Schritt sollte anhand einer Literaturübersicht ein Überblick über allgemeingültige Grundlagen der Neurologie sowie die klinische Ausprägung spezieller peripherer Neuropathien beim Rind gewonnen werden. Im zweiten Schritt sollten auf Grundlage einer prospektiven Fallserie Aussagen zum klinischen Bild, zur Ätiologie und zu Therapie und Prognose der TN getroffen werden. Tiere, Material und Methoden: In die Fallserie wurden von Januar 2013 bis Oktober 2017 prospektiv insgesamt 88 Deutsch-Holstein-Kühe mit einseitiger (ETN, n = 71) und beidseitiger (BTN, n = 17) TN eingeschlossen. Einschlusskriterium war das Vorliegen deutlichen Überkötens eines Fesselgelenks einer Hintergliedmaße in der Bewegung. Die Tiere stammten aus 31 verschiedenen Betrieben in Brandenburg (n = 2), Sachsen (n = 21), Sachsen-Anhalt (n = 3) und Thüringen (n = 5) und wurden in 50 Fällen stationär sowie in 38 Fällen im Rahmen von Bestandsbesuchen vorgestellt. Die Studientiere wurden retrospektiv vier Gruppen zugeteilt, abhängig davon, ob eine spontane Ausheilung eintrat, ob behandelt wurde und welche Art der Behandlung gewählt wurde: Gruppe Spontan, spontane Ausheilung innerhalb 48 Stunden; Gruppe 0Cast, keine Behandlung und keine Ausheilung innerhalb 48 Stunden; Gruppe StV, Behandlung mit Dexamethason und Stützverband; Gruppe Cast, Behandlung mit Dexamethason und Kunstharzverband. Nach Ausschluss von 20 Tieren aufgrund fehlerhafter Dokumentation der Tiernummern oder frühzeitigen Abgangs, weshalb in diesen Fällen keine Aussage zu einer möglichen Ausheilung der TN getroffen werden konnte, ergaben sich zur Auswertung Datensätze von insgesamt 68 Kühen (56 ETN, 12 BTN). Deren Aufteilung auf die vier Gruppen war wie folgt: Spontan, 5 ETN; 0Cast, 8 ETN, 3 BTN; StV, 3 ETN; Cast, 40 ETN, 9 BTN. Die Tiere der Gruppe Cast wurden entweder stationär (CastKlin; n = 32, 24 ETN, 8 BTN) oder im Herkunftsbetrieb (CastBetr; n = 17, 16 ETN, 1 BTN) behandelt. Zur Erstvorstellung erfolgte außerdem eine umfassende Datenerhebung zu Vorbericht, klinischer Symptomatik (Einteilung in drei Paresegrade) sowie die labordiagnostische Untersuchung des aus der Vena jugularis entnommenen Blutes. Neben der täglichen Kontrolle der stationär aufgenommenen Tiere in den ersten 14 Tagen wurden alle behandelten Tiere zu fünf Zeitpunkten (14, 21, 28, 42, 56 Tage nach Erstvorstellung) nachuntersucht. Zur Abschlussuntersuchung an Tag 56 erfolgte eine erneute labordiagnostische Untersuchung des Blutes. Bis zum Studienabschluss im Oktober 2021 wurde in regelmäßigen Abständen der Status der Studientiere erfragt. Ergebnisse: Im angegebenen Untersuchungszeitraum trat bei 2,2 % der aufgrund einer Erkrankung des Bewegungsapparates vorgestellten Deutsch-Holstein-Kühe eine TN auf. Die ETN war vorwiegend post partum nach Dystokie oder infolge vermehrten seitlichen Liegens aufgrund einer Grunderkrankung aufgetreten. Kühe mit BTN waren vor allem im Zeitraum der ersten Brunst mit Anzeichen einer zentralen Nachhandparese vorgestellt worden. Bei fast allen untersuchten Tieren wurden an Tag 0 erhöhte Aktivitäten der Muskelenzyme Kreatinkinase (CK; ETN: 98 %, BTN: 100 %) und Aspartataminotransferase (AST; ETN: 89 %, BTN: 100 %) beobachtet. Nach Behandlung der ETN war die ermittelte Ausheilungsrate deutlich höher als ohne Behandlung (Cast 98 % und StV 100 % vs. 0Cast 62 %). Bei den BTN-Tieren fiel dieser beobachtete Unterschied nicht so deutlich aus (78 % vs. 67 %). Insgesamt war nach Ausheilung der TN die ermittelte Überlebensdauer höher als ohne Ausheilung (545 Tage vs. 100 Tage). Zur Abschlussuntersuchung hatten sich bei den Tieren mit ausgeheilter ETN die CK- und AST-Aktivitäten wieder dem Referenzbereich angenähert (CK: von 434 U/l auf 152 U/l; AST: von 169 U/l auf 77 U/l). Schlussfolgerungen: Die TN ist eine regelmäßig vorkommende und somit relevante Erkrankung von Deutsch-Holstein-Kühen im Einzugsgebiet der Klinik für Klauentiere der Veterinärmedizinischen Fakultät Leipzig. ETN und BTN sind als eigenständige Erkrankungen anzusehen, da sie sich maßgeblich in Ätiologie, klinischem Bild und Prognose unterscheiden. Die TN geht mit einer Traumatisierung der ausgefallenen Muskulatur einher und die Stabilisierung der Gliedmaße in physiologsicher Position mittels Cast oder Verband wirkt sich, besonders ab einem Paresegrad 2, positiv auf die Ausheilung aus. Eine genaue Differenzierung zwischen neurogener und myogener Parese ist nur mit weiterführenden Diagnostika wie Elektrodiagnostik und Neurosonographie möglich. Besonders bei ETN scheint nur ein geringgradiger Nervenschaden zugrunde zu liegen, sodass die Prognose günstig und eine Therapie aus wirtschaftlicher Sicht zu empfehlen ist. Da das Wohlbefinden der Tiere durch eine TN aufgrund von Schmerzen und Bewegungseinschränkung nachweislich gestört ist, sollte die Erkrankung in den Fokus der Inzidenz- und Prävalenzanalyse im Rahmen der tierärztlichen Bestandsbetreuung genommen werden.:1. EINLEITUNG 2. LITERATURÜBERSICHT 2.1 Präambel 2.2 Lähmungen vom peripheren Typ im Gliedmaßenbereich des Rindes. Teil 1: Allgemeine Ursachen und spezielle Lähmungen an Vorder- und Hintergliedmaßen (Publikation 1) 2.3 Lähmungen vom peripheren Typ im Gliedmaßenbereich des Rindes. Teil 2: Diagnostik, Prognose und therapeutisches Vorgehen (Publikation 2) 2.4 Schmerz als Symptom einer Neuropathie – neuropathischer Schmerz 2.5 Weiterführende Diagnostik als Ausblick 2.5.1 Elektrodiagnostik 2.5.2 Brightness-Mode-Sonographie peripherer Nerven und der dazugehörigen Muskulatur 2.6 Zusammenfassende Schlussfolgerungen aus der Literaturrecherche 3. MATERIAL UND METHODEN 3.1 Präambel 3.2 Patientengut 3.3 Studienprotokoll und Gruppenzuteilung 3.3.1 Erstuntersuchung 3.3.1.1 Anamnese 3.3.1.2 Klinische Untersuchung 3.3.1.3 Weiterführende Labordiagnostik 3.3.1.4 Herleitung einer möglichen Ätiologie der Tibialis-Neuropathie aus Ergebnissen der Erstuntersuchung 3.3.2 Behandlung 3.3.2.1 Anlegen des Kunstharzverbandes 3.3.2.2 Medikamentöse Behandlung 3.3.3 Stationäre Aufnahme 3.3.4 Nachuntersuchungen und Therapieabschluss 3.3.4.1 Folgeanamnese Einzeltier 3.3.4.2 Klinische Folgeuntersuchung 3.3.4.3 Verbandswechselschema 3.3.4.4 Dokumentation von Druckstellen 3.3.4.5 Abschlussuntersuchung 3.3.5 Studienabschluss 3.4 Foto- und Videodokumentation 3.5 Statistik 4. PUBLIKATION 3 5. PUBLIKATION 4 6. WEITERE ERGEBNISSE 6.1 Präambel 6.2 Zusammenhang zwischen Erkrankungsdauer und Paresegrad zur Erstuntersuchung 6.3 Einfluss des Betreuungsmanagements auf die Ausprägung von Druckstellen während der Behandlung mit Verband 6.3.1 Kühe mit einseitiger, ausgeheilter Tibialis-Neuropathie und initialer Behandlung mit Kunstharzverband in der Klinik 6.3.2 Kühe mit einseitiger, ausgeheilter Tibialis-Neuropathie und initialer Behandlung mit Kunstharzverband im Betrieb 6.3.3 Kühe mit beidseitiger, ausgeheilter Tibialis-Neuropathie und initialer Behandlung mit Kunstharzverband in der Klinik und im Betrieb 7. DISKUSSION 7.1 Studiendesign und Auswahl der Studientiere 7.2 Ätiologie der Tibialis-Parese 7.2.1 Tibialis-Neuropathie – neurogene Parese 7.2.2 Fibrilläre Ruptur der Muskulatur – myogene Parese 7.3 Angewandtes Therapieschema 7.3.1 Antiphlogistika 7.3.2 Verband 7.3.2.1 Verbandsart und Hilfsmittel 7.3.2.2 Verhinderung von Komplikationen 7.4 Wirtschaftliche Aspekte einer Therapie 7.5 Möglichkeiten zur Prävention 7.6 Ausblick: Klärung offener Fragen durch Elektrodiagnostik und Neurosonographie 8. ZUSAMMENFASSUNG 9. SUMMARY 10. LITERATURVERZEICHNIS 11. ANHANG 12. DANKSAGUNG

Einleitung: Septische Arthritis (SA) ist ein häufiges und für Pferde potenziell lebensbedrohliches Erkrankungsbild, dass einer unverzüglichen, korrekten Diagnosestellung sowie unverzüglichen Einleitung therapeutischer Maßnahmen bedarf. Als wichtigstes objektives diagnostisches Mittel gilt weiterhin die zytologische Synoviaanalyse. Obwohl die routinemäßig implizierte Differenzierung der Leukozyten im Gelenkpunktat das Verhältnis von synovialen Makrophagen (SFM) zu polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten (PMN) und Lymphozyten (LY) erfasst und SFM inklusive ihrer Polarisierungsstadien seit geraumer Zeit im Fokus der Wissenschaft stehen, ist ihr Einfluss auf entzündliche Gelenkerkrankungen und Wiederherstellung der Homöostase nicht abschließend geklärt. Die Charakterisierung von Makrophagen als katabole Entzündungsmediatoren konnte längst um eine antiinflammatorische, protektive Komponente erweitert werden und eröffnet damit den Horizont für eine zukünftige Nutzung als immuntherapeutisches Agens. Vor dem Hintergrund der bis dato überwiegend symptomatischen Behandlungsmöglichkeiten osteoarthrotischer Erkrankungen bei Mensch und Pferd ist die Aussicht auf gezielte Polarisierung von Makrophagen in pro-regenerative Subtypen besonders vielversprechend. Nicht zuletzt, weil sich equine Arthropathien zur Extrapolation auf entsprechende humanmedizinische Erkrankungszustände bewährt haben. Ziele der Untersuchungen: Um mehr Erkenntnisse über Funktion und Pathophysiologie von SFM bei Etablierung und Fortschreiten einer Gelenkinfektion und Wiederherstellung der Homöostase zu gewinnen, lag der Fokus dieser Studie auf Evaluierung von Quantität bzw. Proportion und Morphologie dieser Zellfraktion bei juvenilen und adulten Pferden mit SA unter Berücksichtigung des Einflusses einer arthroskopischen Lavage. Lichtmikroskopische Untersuchungen des Phänotyps von SFM im Ausstrichpräparat könnten zukünftig mit spezifischen Marker-Affinitäten und Aktivitätsstadien verknüpft werden. Material und Methoden: Nach Auswertung aller zwischen 2014 - 2018 entnommenen Synovialpunktate inklusive zugehöriger Patientenakten erfolgte eine Einteilung in drei unterschiedliche Gruppen: (1) nicht septisch, (2) hämatogene SA beim Fohlen und (3) traumatische/iatrogene SA. Das Verhältnis von SFM zu PMN, LY, Gesamtleukozytenzahl (WBCC) und Totalprotein (TP) wurde anhand der zytologischen Synoviaanalyse sowohl gruppenspezifisch als auch hinsichtlich der Auswirkungen einer arthroskopischen Lavage evaluiert. Als prospektiver Teil dieser Studie wurde die morphologische Ausprägung der SFM lichtmikroskopisch in Giemsa-gefärbten Ausstrichen septischer Synovialpunktate untersucht. Dabei wurden verschiedene Phänotypen identifiziert, ihr Auftreten vor bzw. nach der Gelenkspülung quantitativ ermittelt und die Übereinstimmung der Ergebnisse beider Untersucher*innen statistisch verifiziert. Ergebnisse: Es wurden insgesamt 167 Synovialpunktate von 74 Pferden evaluiert; 46 Proben von 32 Pferden lagen unterhalb des festgelegten Grenzwertes und bildeten die nicht-septische Gruppe 1. Vierunddreißig Punktate von 12 septikämischen Fohlen bildeten Gruppe 2. Gruppe 3 bestand aus 87 Proben von 28 Adulten und 2 Fohlen, darunter 24 mit SA auf Grund einer Verletzung mit Gelenkbeteiligung und 6 mit SA iatrogener Genese. Unabhängig von der Ätiologie der Erkrankung und dem Alter des Pferdes sinkt der Anteil synovialer Makrophagen bei SA auf 5-6 %, während in der nicht-septischen Gruppe 1 Medianwerte von 23,5 % ermittelt wurden. Nach arthroskopischer Lavage septischer Kavitäten kommt es zu einer signifikanten Verringerung von WBCC, PMN und SFM. Lichtmikroskopisch konnten erstmals vier unterschiedliche Makrophagen-Phänotypen identifiziert werden. Typ 1 weist morphologische Ähnlichkeiten zu Blut-Monozyten auf und überwiegt in nicht erkrankten Gelenken sowie nach arthroskopischer Spülung, während die vakuolen- bzw. phagosomhaltigen Phänotypen 3 und 4 vermehrt in septischen Synovialausstrichen vor Lavage auftraten. Schlussfolgerungen: Lichtmikroskopische Untersuchungen zur phänotypischen Ausprägung von Makrophagen tragen als niedrigschwellige und breit anwendbare Modalität zum besseren Verständnis der gelenkassoziierten Makrophagenpopulation bei. Es kann angenommen werden, dass SFM bei SA den Polarisationsgrad pro-inflammatorischer M1 mit großer Phagozytosekapazität annehmen. Die korrespondierende Morphologie könnte vom vakuolen- bzw phagosomhaltigen Phänotyp 3 und 4 repräsentiert werden. Typ 1 kann aus einem vermehrten Influx monozytärer Makrophagen-Progenitorzellen resultieren und ist möglicherweise an der Wiederherstellung der Gelenkhomöostase beteiligt. In zukünftigen Forschungsprojekten sollte der Fokus auf der Verknüpfung dieser 4 Phänotypen mit spezifischen Färbemethoden zum Rückschluss auf Aktivitätszustände liegen.:Inhaltsverzeichnis I Abbildungsverzeichnis III Abkürzungsverzeichnis IV 1. Einleitung ...1 2. Literaturübersicht ...2 2.1. Anatomie und Physiologie von Gelenk und Synovia im Überblick ...2 2.2. Zelluläre Bestandteile des Immunsystems ...4 2.3. Makrophagen: Funktion und Pathophysiologie ...5 2.4. Charakterisierung verschiedener Subtypen - das Yin und Yang der Makrophagen ...8 2.5. Klinische und ökonomische Bedeutung der Osteoarthrose - das Pferd als Modell ...12 2.6. Makrophagen als immunmodulatorisches Therapeutikum ...13 2.7. Septische Arthritis ...17 2.7.1. Ätiologie ...17 2.7.2. Prognose...18 2.7.3. Prävalenz ...19 2.7.4. Pathophysiologie ...19 2.7.5. Diagnose ...20 2.7.6. Therapie ...23 3. Hypothesen und Zielstellung der vorliegenden Dissertation ... 29 4. Publikation ...31 5. Diskussion ...41 5.1. Limitationen hinsichtlich Gruppenformation und Bewertung eines Synovialpunktats als septisch anhand von Grenzwerten ...41 5.2. Die Kultivierung von Mikroorganismen als ‚diagnostischer Goldstandard'...42 5.3. Histomorphologie als möglicher Rückschluss auf Polarisationsstadien von Makrophagen ...43 6. Zusammenfassung ...47 7. Summary ...49 8. Literaturverzeichnis ...51 / Introduction: Septic arthritis (SA) is a common and for horses potentially life-threatening condition in need of immediate, solid diagnosis and treatment. The cytological synovial fluid (SF) examination remains the most important objective variable to diagnose SA. It comprises a leucocyte differentiation routinely providing proportions of polymorphonuclear leucocytes (PMN), lymphocytes (LY) and synovial fluid macrophages (SFM), but there is still little information about the way SFM act upon synovial sepsis and joint homeostasis. A key feature of this heterogenous cell population in promoting osteoarthritis is the expression of pro-inflammatory cytokines and catabolic enzymes when activated by microorganisms. However, the prevailing paradigm of macrophages solely as contributors to the onset and progression of inflammatory joint diseases is considered obsolete. According to microenvironmental cues, joint-associated macrophages can also provide anti-inflammatory and protective responses regulating synovitis and contribute to maintaining local homeostasis and synovial integrity. Thus, finding a way of enhancing these pro-regenerative, tissue-remodeling functions bears great potential as novel therapeutic avenue but requires further research. Objectives: In an approach to gain more insights into the way SFM act upon joint inflammation onset, clearance and restoration of homeostasis, this study focused on tracing SFM in septic synovial cavities of foals and adult horses by means of cytological SF analysis and light microscopy. It was aimed to describe SFM relative concentrations in SF from unaffected joints and septic joints of different aetiologies (hematogenous vs. traumatic/iatrogenic) and to analyse the effect of therapeutic arthroscopic lavage on cell proportions, especially SFM relative concentrations, in septic joints. Light microscopy was performed on SF smears to assess SFM morphology, which might one day be linked to specific marker affinities and hence functions. Material and Methods: All SF samples collected between 2014 – 2018 including associated patient records were evaluated and subdivided into different groups: (1) non-septic, (2) haematogenous SA in foals and (3) traumatic/iatrogenic SA. SF cytology regarding proportions of SFM, PMN, LY, white blood cell counts (WBCC) and TP were investigated in a group-specific manner and with respect to the effects of joint lavage. As a prospective part of this study, light microscopy was performed on SF smears to assess SFM morphology and to identify different phenotypes and their occurrence prior to and post joint lavage. Results: A total of 167 synovial samples from 74 horses were evaluated; 46 samples from 32 horses fell below the established threshold and formed non-septic group 1. Thirty-four punctates from 12 septicemic foals formed group 2. Group 3 consisted of 87 samples from 28 adults and 2 foals, thereof 24 with SA due to joint-involving injuries and 6 with SA of iatrogenic origin. Regardless of aetiology of the disease and age of the horse, macrophage concentrations in synovial sepsis were decreased to a median of 5–6 % and strongly negatively correlated to high PMN numbers, whereas non-septic joints showed SFM amounts up to 74 % (median 23.5 %). Joint lavage further diminished WBCC, relative PMN and absolute SFM numbers. The microscopic assessment of 24 Giemsa-stained smears led to the identification of four different phenotypes. Morphological characteristics of type 1 showed similarities to blood-derived monocytes and predominated in unaffected and in septic joints after lavage, whereas vacuole- and phagosome-containing phenotypes 3 and 4, respectively, were more prevalent in septic synovial smears before lavage. Conclusion: Light microscopic studies of macrophage phenotypes are easily applicable and contribute to a better understanding of the joint-associated macrophage population. SFM in SA probably polarize towards pro-inflammatory M1-subtypes with phagocytic capacity. The corresponding morphology could be represented by vacuole- and phagosome-containing phenotypes 3 and 4. Type 1 may result from an increased influx of monocytic macrophage progenitor cells and may be involved in restoring joint homeostasis. Future research projects should focus on linking these phenotypes to functional profiling with specific marker affinities.:Inhaltsverzeichnis I Abbildungsverzeichnis III Abkürzungsverzeichnis IV 1. Einleitung ...1 2. Literaturübersicht ...2 2.1. Anatomie und Physiologie von Gelenk und Synovia im Überblick ...2 2.2. Zelluläre Bestandteile des Immunsystems ...4 2.3. Makrophagen: Funktion und Pathophysiologie ...5 2.4. Charakterisierung verschiedener Subtypen - das Yin und Yang der Makrophagen ...8 2.5. Klinische und ökonomische Bedeutung der Osteoarthrose - das Pferd als Modell ...12 2.6. Makrophagen als immunmodulatorisches Therapeutikum ...13 2.7. Septische Arthritis ...17 2.7.1. Ätiologie ...17 2.7.2. Prognose...18 2.7.3. Prävalenz ...19 2.7.4. Pathophysiologie ...19 2.7.5. Diagnose ...20 2.7.6. Therapie ...23 3. Hypothesen und Zielstellung der vorliegenden Dissertation ... 29 4. Publikation ...31 5. Diskussion ...41 5.1. Limitationen hinsichtlich Gruppenformation und Bewertung eines Synovialpunktats als septisch anhand von Grenzwerten ...41 5.2. Die Kultivierung von Mikroorganismen als ‚diagnostischer Goldstandard'...42 5.3. Histomorphologie als möglicher Rückschluss auf Polarisationsstadien von Makrophagen ...43 6. Zusammenfassung ...47 7. Summary ...49 8. Literaturverzeichnis ...51