<p dir="ltr">ABSTRACT</p><p dir="ltr">Bovine Respiratory Disease (BRD) poses a significant challenge in the dairy and beef industry, contributing to high mortality, morbidity, and economic costs. Extensive research has aimed to enhance BRD diagnosis, focusing on various factors such as predisposition, environment, and epidemiology. While diverse methods have been developed for BRD detection, including clinical signs, behavioral changes, lung consolidation assessment via ultrasonography, and molecular techniques for microbiome analysis, accurate diagnosis remain inconsistent. Notably, many studies lack exploration of microbial interactions (fungi, viruses, and bacteria) within BRD-affected animals compared to healthy ones. Moreover, the impact of age, disease, and antibiotic treatment on the microbiome community remains understudied. Thus, additional analysis is crucial to understand the relationships between these factors and BRD development. This dissertation is divided into two parts, each addressing specific conditions. The first part focuses on characterizing the nasopharyngeal (NP) microbiome of dairy calves, pre-weaned and post-transported, and those diagnosed with BRD within the first two weeks of life. The objective is to identify NP microbiome changes as indicators of disease development, considering antibiotic treatment effects on NP alpha and beta diversity. The second part delves into characterizing the fungal and bacterial nasal cavity among BRD-affected and healthy cattle within the same pen. This section, presented in three chapters, explores the bovine nasal mycobiome in beef cattle, as well as the nasal microbiome in both dairy and beef cattle. The overarching goals of these studies are to evaluate differences in the nasal mycobiome or microbiome community between BRD-affected and healthy cattle, focusing on alpha, beta, and community compositions as potential disease indicators. Additionally, the aim is to determine if BRD-affected cattle exhibit higher abundance of BRD-pathobionts (fungi and bacteria) in the nasal cavity compared to healthy pen-mates. In conclusion, findings from this research emphasize the importance of incorporating both mycobiome and microbiome analyses in understanding BRD development. Future studies should consider geographical influences on nasal microbiome structure, highlighting the need for separate investigations in dairy and beef calves due to breed variations. Ultimately, studying mycobiome and microbiome ecology offers insights into microbial transitions from commensal to pathogenic farms in the bovine upper respiratory tract, supporting advancements in BRD prevention or mitigation strategies.</p>

Introduction: Une respiration buccale est souvent associée à une faible musculature oro-faciale et à une position basse de la langue, pouvant mener aux malocclusions et au potentiel de développer des problèmes de respiration pendant le sommeil chez les enfants. Objectifs: Évaluer l’efficacité de la thérapie oro-faciale myofonctionnelle sur le rétablissement d’une déglutition physiologique et d’une respiration nasale en développant une posture linguale et labiale normale au repos. Méthodes: Cette étude contrôlée randomisée prospective à simple aveugle a évalué 37 patients (six à quatorze ans) divisés en deux groupes où un groupe a reçu une thérapie complète (7 séances), comprenant des exercices pour la correction du patron de déglutition et de la posture linguale, et l’autre groupe a reçu une thérapie sommaire, corrigeant seulement la posture linguale (3 séances). Des suivis à trois mois et à un an post-traitement ont été effectués pour les deux groupes. Résultats: Les résultats des deux traitements, soient la thérapie complète et la thérapie sommaire, sont similaires (p = 0.59) et également efficaces pour la correction de la déglutition atypique et le rétablissement d’une respiration nasale, avec une différence significative entre les évaluations avant et après traitement (p = 0.001), qui demeure stable après un an post-traitement. Conclusion: Le traitement avec des exercices spécifiques pour une correction d’une propulsion linguale ne serait pas une composante absolue d’une thérapie oro-faciale myofonctionnelle afin de rétablir une posture linguale adéquate au repos et un patron de respiration nasale chez les enfants n’ayant pas d’autre problème fonctionnel connu. / Introduction: Mouth breathing is often associated with a weak orofacial musculature and a low resting tongue position, leading to malocclusion and potentially sleep-disordered breathing in children. Objective: To evaluate the effect of orofacial myofunctional therapy on the reestablishment of a mature pattern of swallowing and nasal breathing by stabilizing a proper position of the tongue and lips at rest. Methods: This prospective randomized single-blind controlled study evaluated 37 patients (age six to fourteen years) divided into two groups who received either a complete orofacial myofunctional therapy (7 sessions) including swallowing pattern and tongue posture, or a simplified therapy modifying their tongue posture (3 sessions). Both groups were seen at three months and one year following treatment completion. Results: Results suggested that treatment outcomes were similar when treating tongue-lip posture at rest along with tongue thrust, and treating without addressing tongue thrust (p = 0.59). Both treatments were efficacious as there was a significant difference between the pre- and post- evaluations for both groups (p < 0.001), and these differences remained stable at the one year follow-up. Conclusion: Treating a tongue thrust habit with specific related exercises, may not be a necessary component of an orofacial myofunctional therapy to reestablish tongue posture at rest and nasal breathing in children with no other functional problems.

In dieser Arbeit wurden die beiden Membranen Schweinekornea und Rindernasenmukosa hinsichtlich ihrer Permeabilität für den lipophilen Arzneistoff Androstendion (AD), der sowohl zur ophthalmologischen Anwendung als auch für die nasale Applikation mit systemischer Wirkung von Interesse ist, verglichen. Zusätzlich wurden identische Versuche mit der synthetischen Membran, Nephrophan(r), durchgeführt. Neben der gepufferten Arzneistofflösung, für die aufgrund des differenzierten Membranaufbaus Permeationskoeffizienten (Peff) für AD im Verhältnis von 3:1:4 (Mukosa : Kornea : Nephrophan(r)) resultierten, standen zwei entwickelte wasserkontinuierliche, nicht-ionische Mikroemulsionen (ME) und ihre Einzelkomponenten als Trägerformulierungen bei den Permeationsstudien im Vordergrund. Darüber hinaus wurde ein ME-System mit einem kationischen Kotensid entwickelt, charakterisiert und in die Untersuchungen einbezogen. Die getesteten Trägerformulierungen führten an den einzelnen Membranen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Um auch den "hydrophilen Permeationsweg" einzuschließen, wurde parallel Fluorescein-Na (FSC) als hydrophile Modellsubstanz getestet. Als mögliche Ursache für diese differenzierten Ergebnisse wurde ein Einfluss der Additiva und Formulierungen auf das Verteilungsverhalten des lipophilen AD zwischen Donatorlösung und Membran in Betracht gezogen und daher in einem weiteren Versuchsblock die Penetrationsrate untersucht. Darüber hinaus wurde parallel dazu der metabolische Abbau, den AD während des Membrandurchtritts durch die vorhandenen Enzyme erfahren kann, berücksichtigt. Die Resultate zeigten Übereinstimmung mit den Permeationsergebnissen indem die Additiva und Formulierungen die Penetration in das Gewebe und den Metabolismus mehr oder weniger herabsetzten. Zur Charakterisierung der systemischen Verfügbarkeit von AD nach nasaler Applikation wurden im Anschluss an die Permeations- und Penetrationsversuche In-vivo-Studien an Kaninchen durchgeführt, die hier allerdings lediglich mit orientierendem Charakter einbezogen werden konnten. Um schließlich die Verhältnisse am Auge bzw. den mehrschichtigen Tränenfilm hinsichtlich einer Applikation der ME-Systeme modellhaft zu simulieren, wurden biophysikalische Untersuchungen in einem Langmuir-Trog mit Meibom''schen Drüsensekret als Oberflächenfilm durchgeführt, die über mögliche Interaktionen der Formulierungen bzw. ihrer Bestandteile mit der Tränenlipidschicht des Auges Auskunft geben sollten. Hier zeigten sich günstige Einflüsse der ME auf die Tränenlipidschicht, die vor allem bei einer Anwendung der ME bei Trockenem Auge von Vorteil sein können. / In these studies in vitro permeability of porcine cornea and bovine nasal mucosa was investigated and compared to each other using the lipophilic drug androstenedione (AD), which is of interest for ocular use as well as nasal, systemical administration. Additionally, the artificial membrane, Nephrophan(r), was used for identical investigations. Because of the differentiated membrane structure AD-permeation behaviour out of buffer solution resulted in a ratio of permeability coefficients (Peff) of 3:1:4 (nasal mucosa : cornea : Nephrophan(r)). Furthermore, two water-continuous, non-ionic microemulsions (ME) and their isolated components were investigated as carrier formulations. Additionally, a new ME containing a cationic co-surfactant was developed, characterized and included in the permeability studies as well. Permeation out of these carrier formulations also resulted in different Peff in case of all tissues. For including studies of the hydrophilic transport way flourescein-sodium (FSC) was investigated as well representing a hydrophilic model substance. Influence of the additives and formulations on the partition behaviour of AD between membrane and donor solution was considered to partially cause these results. Therefore, penetration of AD was investigated together with the metabolic conversion of AD caused by enzymes located in the biological membranes. The additives and formulations decreased penetration into the tissue as well as metabolism of the drug. These findings corresponded with and could therefore explain the results of the permeability studies to some extend. For characterizing systemical availability of AD after nasal administration and improving the results of the permeability and penetration investigations in vivo studies using rabbits were carried out. However, these studies could give but marginal information and therefore be incorporated for orientation only. Furthermore, biophysical investigations were carried out using a Langmuir trough with Meibomian gland secrete (MGS) as the surface layer in order to simulate the multiple layer tear film. These studies were supposed to give some information about interactions between the ME or their isolated components, respectively, and the lipid layer of the tear film, regarding ocular administration of these formulations. The results showed suitable influence of the ME on the MGS, which can especially be advantageous for a use in Dry eye syndrome.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η έκφραση του παράγοντα αναστολής της μετανάστευσης των μακροφάγων (MIF) στον ιστό από ρινικό πολύποδα αλλά και στον φυσιολογικό ρινικό βλεννογόνο, καθώς και η ικανότητα αυτού να εξουδετερώνει την ανασταλτική δράση των γλυκοκορτικοειδών (ΓΚ) στην επαγόμενη από διάφορους αυξητικούς παράγοντες παραγωγή διαμεσολαβητών, όπως η IL-6 η MMP-1, η MMP-3 το κολλαγόνο τύπου-Ι και ο TIMP-1, που εμπλέκονται στη παθογένεια του ρινικού πολύποδα (ΡΠ). Ο MIF ανιχνεύθηκε στο μέσο καλλιέργειας όλων των ιστών και σε όλα τα εκχυλίσματα. Η έκφρασή του ήταν αυξημένη στον ρινικό πολύποδα σε σχέση με τον φυσιολογικό ρινικό βλεννογόνο. O TGF-β1 προκάλεσε δοσο- και χρονο-εξαρτώμενη αύξηση των επιπέδων της IL-6 του TIMP-1 και του κολλαγόνου τύπου-Ι, και παράλληλα ο TNF-α προκάλεσε δοσο- αλλά και χρονο-εξαρτώμενη διέγερση στην παραγωγή της IL-6 του TIMP-1 και των μεταλλοπρωτεασών MMP-1 και MMP-3. Η δεξαμεθαζόνη προκάλεσε στατιστικά σημαντική και δοσοεξαρτώμενη μείωση της επαγόμενης από τον TGF-β1 και TNF-α, παραγωγής της IL-6 του TIMP-1 του κολλαγόνου τύπου-Ι και των μεταλλοπρωτεασών MMP-1 και MMP-3. Διερευνώντας τον μηχανισμό μέσω του οποίου η δεξαμεθαζόνη ασκεί την κατασταλτική της δράση στην επαγόμενη τόσο από τον TGF-β1 όσο και από τον TNF-α, παραγωγή της IL-6, φάνηκε πως αυτή εκδηλώνεται κυρίως μέσω της επαγωγής αλλά και της προστασίας της ΜΚΡ-1 και κατά συνέπεια της καταστολής του μονοπατιού των ΜΑΡΚ και της ενεργοποίησης του ΑΡ-1, και λιγότερο μέσω της καταστολής της ενεργοποίησης του NF-κB. Ο ISO-1, ένας αναστολέας της δράσης του MIF, ενίσχυσε σημαντικά την κατασταλτική επίδραση της δεξαμεθαζόνης στα επίπεδα της IL-6 και του TIMP-1 στο μέσο καλλιέργειας ιστού από ΡΠ, ενώ αντίθετα προκάλεσε αναστροφή της κατασταλτικής δράσης της δεξαμεθαζόνης, η οποία ήταν στατιστικά σημαντική για την ΜΜΡ-1 όχι όμως και για την ΜΜΡ-3. Η ενίσχυση της κατασταλτικής δράσης της δεξαμεθαζόνης παρουσία του ISO-1, που κυμάνθηκε από 15.0% έως 20.5% θα πρέπει μάλλον να οφείλεται στην αναστολή του ενδογενούς MIF από τον ISO-1. Συμπερασματικά, η παρουσία του MIF στον ιστό του ρινικού πολύποδα, φαίνεται να εξασθενίζει το κατασταλτικό αποτέλεσμα της δεξαμεθαζόνης στην παραγωγή IL-6 και TIMP-1 από αυτόν τον ιστό, ενώ η ταυτόχρονη χρήση του αναστολέα του MIF, ISO-1 οδηγεί σε μια περαιτέρω ενίσχυση της κατασταλτικής δράσης της δεξαμεθαζόνης. Έτσι, είναι λογικό κατ΄αρχήν, να προταθεί πως η δημιουργία ενός φαρμακευτικού σχήματος που περιέχει κορτιζόλη και ένα αναστολέα του MIF, θα μπορούσε να είναι πιο αποτελεσματικό στην θεραπεία της ΡΠ. Απαιτούνται περαιτέρω πειράματα με συνδυασμό ΓΚ και αναστολέων του MIF για να μελετηθεί η επίδρασή τους στη παραγωγή και άλλων παραγόντων που εμπλέκονται στη παθογένεια της ΡΠ προκειμένου να εξαχθούν ασφαλέστερα συμπεράσματα. / In the present study we investigated the expression of macrophage migration inhibitory factor (MIF) in nasal polyp tissues and also in normal nasal mucosa. The ability of MIF to neutralize the inhibitory effect of glucocorticoids on various growth factors induced expression of IL-6, TIMP-1, collagen type-I and matrix metalloproteinases MMP-1 and MMP-3, involved in the pathogenesis of nasal polyps, was studied. MIF was detected in all polyp tissue extracts and tissue culture conditioned media and its expression was increased in nasal polyps compared with normal nasal mucosa. TGF-b1 caused a dose-and time-dependent increase in levels of IL-6 of TIMP-1 and collagen type-I, while the TNF-a induced a dose-and time-dependent stimulation in the production of IL-6 of TIMP-1 and metalloproteinases MMP-1 and MMP-3. Dexamethasone caused a statistically significant and dose-dependent reduction induced by TGF-b1 and TNF-a, production of IL-6 of TIMP-1 of collagen type-I and the metalloproteinases MMP-1 and MMP-3. Investigating the mechanism by which dexamethasone exercises the suppressive action on both induced by TGF-b1 and by TNF-a, production of IL-6, showed that this occurs mainly through the induction and protection of MKP-1 and hence the suppression of the MAPK pathway and activation of AP-1, and less through the suppression of the activation of NF-kB. The ISO-1, an inhibitor of the action of MIF, significantly enhanced the suppressive effect of dexamethasone on the levels of IL-6 and TIMP-1 in tissue culture medium from nasal polyps. In contrary, ISO-1 induced inversion of the suppresive action of dexamethasone, which was statistically significant for MMP-1 but not for MMP-3. Enhancing of the suppresive action of dexamethasone in the presence of ISO-1, which ranged from 15.0% to 20.5% would probably be due to inhibition of endogenous MIF by ISO-1. In conclusion, the presence of MIF in nasal polyp tissue, appears to attenuate the suppressor effect of dexamethasone on the production of IL-6 and TIMP-1by this tissue, while simultaneously using the inhibitor of MIF, ISO-1 leads to an enhancement of dexamethasone activity. Therefore, it is reasonable to propose that the creation of a pharmaceutical regimen containing cortisol and an inhibitor of MIF, might be more effective in the treatment of nasal polyposis. Of course, requires further experiments with a combination of glucocorticoids and MIF inhibitors to study their effect on production of other factors involved in the pathogenesis of nasal polyposis in order to draw safer conclusions.