Die Grundlage für die Beurteilung von Szintigrammen im Bereich der Gliedmaße stellt der visuelle Vergleich mit der kontralateralen Seite dar. Eine Objektivierung anhand quantitativer Methoden ist daher, insbesondere bei Pferden mit bilateraler Lahmheit, von Bedeutung. Als Maß für den Anreicherungsgrad des Radiopharmakons in einem Areal werden sogenannte Speicherquotienten errechnet. In der Literatur finden sich für Speicherungen im Bereich des Strahlbeins nur wenig vergleichbare Werte, da die Auswahl der für die Bildung von Speicherquotienten nötigen Referenzareale nicht einheitlich erfolgt. Über die Auswertung im Bereich der Insertion der tiefen Beugesehne am Hufbein existieren kaum Angaben. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Speicherquotienten für Anreicherungen im Bereich des Strahlbeins und der Insertion der tiefen Beugesehne am Hufbein zu ermitteln. Von Interesse ist vor allem die Beurteilung der Diskriminanz zwischen Patienten- und Kontrollgruppe in Abhängigkeit unterschiedlich gewählter Referenzareale. Weiterhin stellt sich die Frage, inwieweit Assoziationen zwischen Speicherquotienten und Lahmheitsgrad bzw. röntgenologischen Veränderungen bestehen. / The use of bone scan images of the distal equine limb allows for the comparison of differences of radiopharmaceutical uptake between the contralateral limbs for diagnostic purposes. This type of quantitation is particularly valuable in horses which demonstrate bilateral lameness. In order to quantitate and compare the density of radiopharmaceutical in each of the limbs, one can compare the uptake from the so-called region of interest to that of a region of reference in the same leg. This method overcomes problems incurred in using values obtained from the literature because it is difficult to compare ratios of uptake when the choice of the reference areas are not the same. In addition, comparable values which are available are not well standardized. Specifically, the area of insertion of the deep digital flexor tendon (DDFT) to the coffin bone is hardly ever discussed. The primary objective of this study was to assess the ratios for increased uptake in the navicular bone and the area of insertion of the deep digital flexor tendon to the coffin bone. Of particular interest was the ability to discriminate between the diseased group and the control group which depended significantly on the reference points used. An additional question was whether or not any associations existed between ratios of uptake, degree of lameness or presence of radiolographic changes.

Die Recurrent airway obstruction (RAO), im deutschen auch als „Dämpfigkeit“ be-zeichnet, ist eine weltweit anerkannte und weit verbreitete Erkrankung der Luftwege beim Pferd, die durch eine hypersensitiv-vermittelte Entzündung der Atemwege und begleitende Neutrophilie charakterisiert ist. Ausgelöst durch ungünstige Umweltbedingungen umfasst der klassische Phänotyp dieses Krankheitsbildes Husten, Nasenausfluss, Dyspnoe und Leistungsabfall. Die pathophysiologischen Vorgänge äußern sich in Bronchialobstruktion, Schleimhypersekretion, Hyperreaktivität und Umbauvorgängen (Airway remodelling) der Atemwege. In der Literatur existieren bisher noch keine genaueren Daten zur sympathischen und parasympathischen Lungeninnervation beim Pferd. Die vorliegende Arbeit liefert erstmalig eine umfangreichere immunhistochemische Analyse der Nervenäste in der equinen Lunge. Durch Immunfluoreszenz-Markierungen von ChAT und TH wurden sympathische und parasympathische Fasern detektiert. Die hierfür eingesetzten hochgereinigten Antikörper haben sich hierbei als geeignete Marker für cholinerge bzw. katecholaminerge Zellstrukturen erwiesen. Hierbei gab es keinen Hinweis darauf, dass sich die Immunreaktivität im Faserverlauf ändert oder von kranial nach kaudal schwächer wird. Auffällig war die starke Immunreaktivität der ChAT in den untersuchten Gewebeschnitten eines an RAO erkrankten Pferdes, die auf eine Hochregulation des Parasympathikus im Verlauf dieser Lungenerkrankung deutet. Die zusätzliche Detektion weiterer neuronaler Marker wie z.B. MAP2 oder NF-L sowie von Mikroglia und Astrozyten erlaubte den Nachweis weiterer Veränderungen im Krankheitsverlauf. Die validierte Koexpression von katecholaminergen bzw. cholinergen Markerenzymen deutet auf eine autonome Regulationsweise mit dem Potential einer variablen Reaktion auf Umwelteinflüsse. Die in der vorliegenden Arbeit etablierte Immunfluoreszenz-Doppelmarkierung von cholinergen und katecholaminergen Zellstrukturen bildet eine solide Grundlage für weitere Untersuchungen in Pferdegeweben unter physiologischen und pathologischen Bedingungen.

Ziel der Untersuchung war eine umfassende und vergleichbare Datengrundlage über den Einfluss verschiedener hauptsächlich orthopädischer Beschlagsmodifikationen auf die Ausrichtung der Zehenknochen, Druckverteilungsmuster und die individuelle Fußung unter Berücksichtigung unterschiedlicher klinisch relevanter Bodeneigenschaften zu generieren und mit Standardbeschlägen, sowie dem Barhuf zu vergleichen.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Anatomie der distalen Gliedmaße des Pferdes 3 2.1.1 Knochen und Gelenke 3 2.1.2 Sehnen und Bänder 6 2.1.3 Der Huf und seine Segmente 10 2.1.3.1 Definition des Hufs 10 2.1.3.2 Der Hufbeinträger 10 2.1.3.3 Segmente des Hufs 11 2.2 Biomechanische Grundlagen 13 2.2.1 Allgemeine Betrachtungsweisen der Biomechanik 13 2.2.2 Die Statik der distalen Gliedmaße des Pferdes 15 2.2.3 Kinetische Betrachtung der distalen Gliedmaße des Pferdes 17 2.3 Analysemethoden biomechanischer Prozesse der distalen Gliedmaße des Pferdes 19 2.3.1 Statische Analysemethoden 20 2.3.1.1 Röntgen 20 2.3.2 Kinetische Analysemethoden 22 2.3.2.1 Druckmessung 22 2.4 Lahmheit und deren Ursachen im Bereich der distalen Gliedmaße 23 2.4.1 Definition des Begriffes Lahmheit und deren Erkennung 24 2.4.2 Risikofaktoren für die Entstehung von Lahmheit 25 2.5 Orthopädischer Beschlag 27 2.5.1 Erkrankungen der distalen Gliedmaße mit Beschlagsindikation 27 2.5.2 Beschlagsmodifikationen 28 2.5.2.1 Beschlagsmodifikationen der dorsopalmaren Ebene 29 2.5.2.2 Beschlagsmodifikationen der mediolateralen Ebene 34 2.5.3 Der Einfluss unterschiedlicher Bodeneigenschaften auf die Wirkung orthopädischer Beschlagsmodifikationen 36 3 Wissenschaftliche Originalarbeiten 38 3.1 Modifying the Surface of Horseshoes: Effects of Eggbar, Heartbar, Open Toe, and Wide Toe Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and the Footing Pattern 38 3.2 Modifying the Height of Horseshoes: Effects of Wedge Shoes, Studs, and Rocker Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and Hoof-Ground Contact During Motion 51 3.3 Modifying Horseshoes in the Mediolateral Plane: Effects of Side Wedge, Wide Branch, and Unilateral Roller Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Forces, and the Footing Pattern 63 4 Diskussion 73 4.1 Material und Methoden 73 4.1.1 Röntgenuntersuchung 73 4.1.2 Druckmessung 75 4.1.3 Kombination von Röntgenuntersuchungen und Druckmessungen zur Beurteilung biomechanischer Fragestellungen 78 4.2 Die Veränderungen der Zehenknochenausrichtung nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 79 4.3 Die Veränderungen des Druckverteilungsmusters unter Hufeisen und Huf nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 81 4.4 Der Effekt von orthopädischen Beschlagsmodifikationen auf die individuelle Fußung 84 4.5 Schlussfolgerungen und Ausblick86 5 Zusammenfassung 88 6 Summary 90 7 Literaturverzeichnis 93 / Aim of this study was to establish comprehensive and comparable data groundwork on the influence of a variety of modified horseshoes on the alignment of the bone of the equine distal limb, pressure distribution and individual footing patterns, while considering different practically relevant flooring materials, in comparison to data acquired with standard horseshoes and barefoot examinations.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Anatomie der distalen Gliedmaße des Pferdes 3 2.1.1 Knochen und Gelenke 3 2.1.2 Sehnen und Bänder 6 2.1.3 Der Huf und seine Segmente 10 2.1.3.1 Definition des Hufs 10 2.1.3.2 Der Hufbeinträger 10 2.1.3.3 Segmente des Hufs 11 2.2 Biomechanische Grundlagen 13 2.2.1 Allgemeine Betrachtungsweisen der Biomechanik 13 2.2.2 Die Statik der distalen Gliedmaße des Pferdes 15 2.2.3 Kinetische Betrachtung der distalen Gliedmaße des Pferdes 17 2.3 Analysemethoden biomechanischer Prozesse der distalen Gliedmaße des Pferdes 19 2.3.1 Statische Analysemethoden 20 2.3.1.1 Röntgen 20 2.3.2 Kinetische Analysemethoden 22 2.3.2.1 Druckmessung 22 2.4 Lahmheit und deren Ursachen im Bereich der distalen Gliedmaße 23 2.4.1 Definition des Begriffes Lahmheit und deren Erkennung 24 2.4.2 Risikofaktoren für die Entstehung von Lahmheit 25 2.5 Orthopädischer Beschlag 27 2.5.1 Erkrankungen der distalen Gliedmaße mit Beschlagsindikation 27 2.5.2 Beschlagsmodifikationen 28 2.5.2.1 Beschlagsmodifikationen der dorsopalmaren Ebene 29 2.5.2.2 Beschlagsmodifikationen der mediolateralen Ebene 34 2.5.3 Der Einfluss unterschiedlicher Bodeneigenschaften auf die Wirkung orthopädischer Beschlagsmodifikationen 36 3 Wissenschaftliche Originalarbeiten 38 3.1 Modifying the Surface of Horseshoes: Effects of Eggbar, Heartbar, Open Toe, and Wide Toe Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and the Footing Pattern 38 3.2 Modifying the Height of Horseshoes: Effects of Wedge Shoes, Studs, and Rocker Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and Hoof-Ground Contact During Motion 51 3.3 Modifying Horseshoes in the Mediolateral Plane: Effects of Side Wedge, Wide Branch, and Unilateral Roller Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Forces, and the Footing Pattern 63 4 Diskussion 73 4.1 Material und Methoden 73 4.1.1 Röntgenuntersuchung 73 4.1.2 Druckmessung 75 4.1.3 Kombination von Röntgenuntersuchungen und Druckmessungen zur Beurteilung biomechanischer Fragestellungen 78 4.2 Die Veränderungen der Zehenknochenausrichtung nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 79 4.3 Die Veränderungen des Druckverteilungsmusters unter Hufeisen und Huf nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 81 4.4 Der Effekt von orthopädischen Beschlagsmodifikationen auf die individuelle Fußung 84 4.5 Schlussfolgerungen und Ausblick86 5 Zusammenfassung 88 6 Summary 90 7 Literaturverzeichnis 93

Der Einsatz von Ex-vivo-Modellen ermöglicht die experimentelle Untersuchung isolierter Organe, die vom Gesamtorganismus unbeeinflusst sind. Für viele Spezies und Organe sind solche Modelle bereits beschrieben. Wird das Organ dabei perfundiert, stehen flusskonstante und druckkonstante Perfusion zur Auswahl. Für den Larynx des Pferdes existiert in der Literatur bisher nur ein einziges flusskonstant perfundiertes Modell. Im Bereich der Pferdemedizin können solche Modelle helfen, neue Behandlungsoptionen der sogenannten recurrent laryngeal neuropathy (RLN) zu entwickeln, bei der es zu einer Atrophie des Musculus cricoarytaenoideus dorsalis (CAD) kommt. Die Studie hatte zum Ziel, ein druckkonstant perfundiertes Ex-vivo-Modell des equinen Larynx zu etablieren, in dessen Fokus insbesondere die Funktionalität des CAD stand. Hierzu wurden in zwei Vorversuchsphasen verschiedene Parameter auf ihre Eignung als Marker für die Vitalität des entnommenen Kehlkopfes getestet. Die ermittelten Parameter wurden dann in den Hauptversuchen verwendet, um die Vitalität des perfundierten Kehlkopfes zu Beginn und am Ende der Perfusion zu untersuchen. Für die Untersuchungen wurden Kehlköpfe von 16 Pferden verwendet. Diese wurden im direkten Anschluss an die Euthanasie frisch entnommen und im Labor an einen Perfusionskreislauf angeschlossen. Hierzu wurde eine modifizierte Tyrode-Lösung beidseits über die Arteria thyroidea cranialis perfundiert. Die Lösung wurde über den gesamten Versuchszeitraum mit Carbogen begast und somit ein pH-Wert von 7,35 bis 7,45 gehalten. Es wurde ein konstanter Perfusionsdruck von 9,81 kPA eingestellt. Im Anschluss an die Adaptationsphase wurden die Vitalitätsparameter zur Überprüfung der Unversehrtheit und Funktionalität der arteriellen Gefäßversorgung und des CAD getestet. Neben der myogenen Autoregulation wurde die Reaktion der Gefäße auf die Zugabe von Noradrenalin (NA), Nitroprussid (NO) und Papaverin (Papa) als Vasokonstriktor (NA) und Vasodilatatoren (NO, Papa) ermittelt. Des Weiteren wurde die Kontraktilität und Funktionalität des CAD durch Messung des intramuskulären Druckes nach elektrischer Stimulation überprüft. Zusätzlich wurden aus dem Perfusat Proben zur Messung von Laktat und der Aktivität der Laktat-Dehydrogenase (LDH) zu drei Zeitpunkten entnommen. Für die statistische Auswertung wurden eine einfache ANOVA mit wiederholten Messungen sowie der Holm-Sidak-Test als Post-hoc-Test im Falle signifikanter Unterschiede verwendet. Dabei wurde eine Wahrscheinlichkeit von p < 0,05 als statistisch signifikant angenommen. Im Hauptversuch konnten an n = 5 Kehlköpfen Perfusionen über einen Zeitraum von 352 ± 18,59 Minuten durchgeführt werden. Die myogene Autoregulation zu Beginn der Perfusion war bei drei Kehlköpfen und zum Ende der Perfusion bei vier Kehlköpfen sichtbar. Auf die Zugabe von NA reagierten am Beginn der Perfusion vier Kehlköpfe und am Ende der Perfusion alle fünf Kehlköpfe mit einer Vasokonstriktion. NO erzeugte am Versuchsbeginn bei vier Kehlköpfen eine Vasodilatation. Die Zugabe von NO und Papa führte am Versuchsende in allen Fällen zu einer Vasodilatation. Die Kontraktilität des CAD nach elektrischer Stimulation konnte in allen Fällen am Versuchsbeginn und Versuchsende gemessen werden. Bei Überprüfung der Funktionalität des CAD zeigten sich insgesamt heterogene Messergebnisse. Im Verlauf der Perfusion stiegen sowohl die Konzentration des Laktats als auch die Aktivität der LDH statistisch signifikant an, lagen aber beide im Bereich der für das Pferd in der Literatur beschriebenen Normwerte. Die vorliegende Arbeit beschreibt erstmalig die Etablierung eines druckkonstant perfundierten Ex-vivo-Modells des equinen Larynx. Über verschiedene Vitalitätstests wurde die Intaktheit und Funktionalität des perfundierten Kehlkopfes überprüft. Die myogene Autoregulation hat sich als sinnvoller aber störanfälliger Test erwiesen. Die Applikation vasoaktiver Substanzen zur Überprüfung der Funktionalität der arteriellen Gefäße hat sich als sehr zuverlässig gezeigt. Der Test auf Kontraktilität des CAD hat sich als Vitalitätsparameter mit geringer Aussagekraft gezeigt. Der Test auf Funktionalität des CAD hingegen hatte eine höhere Aussagekraft über die Vitalität des entnommenen Kehlkopfes, zeigte aber auch interindividuelle Schwankungen. Das in der vorliegenden Arbeit beschriebene Ex-vivo-Modell stellt eine solide Grundlage für weitere Untersuchungen auf dem Gebiet der Kehlkopflähmung dar.

Einleitung: Ein häufiger Befund in routinemäßig untersuchten Bioptaten equiner Endometrien sind degenerative Alterationen der Blutgefäße in Form von Angiosklerosen. Sie stellen die Ursache einer endometrialen Minderperfusion dar und bedingen Fruchtbarkeitsstörungen. Ziele der Untersuchungen: Der Inhalt dieser Arbeit war die Untersuchung equiner Endometriumproben mit graduell vari-ablen Angiosklerosen. Die Hypothese ist, dass degenerative Gefäßwandveränderungen die Ursache für einen hypoxischen Zustand darstellen. Anhand der Expression von so genannten Hypoxiemarkern sollte das Vorliegen eines potenziellen Sauerstoffmangels in Folge einer Minderperfusion durch degenerative Blutgefäßwandveränderungen überprüft und immunhis-tologisch dargestellt werden. Des Weiteren sollten Zusammenhänge zu anderen Einflussfak-toren wie zum Beispiel dem Zyklusstand, dem Vorliegen einer Trächtigkeit, dem Alter oder einer Endometrose untersucht werden. Tiere, Material und Methoden: Grundlage für diese Untersuchungen waren vor allem equine Endometriumbioptate aus der Routinediagnostik des Instituts für Veterinär-Pathologie. Anhand mittels Pikrosiriusrot gefärb-ter Bioptate wurden Gruppen ohne Alterationen von maximal 5-jährigen Maidenstuten (n = 10) sowie mit ausschließlich graduell variablen Angiosklerosen (jeweils n = 10 mit dezenter, geringgradiger, gering- bis mittelgradiger, mittelgradiger und mittel- bis hochgradiger sowie n = 8 mit hochgradiger Angiosklerose) gebildet. Des Weiteren wurden aus dem Sektionsgut des Instituts Endometriumproben von tragenden Stuten (n = 6), eine weitere Uterusprobe einer trächtig geschlachteten Stute, Bioptate mit gering- bzw. hochgradiger Endometrose in Kombi-nation mit gering- bzw. hochgradiger Angiosklerose (jeweils n = 6) und Bioptate, die an defi-nierten Zyklustagen (Östrus, früher bzw. später Diöstrus) entnommen wurden (jeweils n = 2) entsprechend graduiert. Alle Proben wurden nach erfolgreicher methodischer Etablierung der Antikörper gegen hypo-xia-inducible factor 1α (HIF-1α), Glucosetransporter 1 (GLUT1), vascular endothelial growth factor A (VEGF A) und vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGF-R2) hinsichtlich der Expression dieser Hypoxiemarker immunhistologisch untersucht. Für unterschiedliche Zellpopulationen (luminales Epithel und Zellen der Drüsenausführungsgänge, oberflächliche, mittlere und basale glanduläre Epithelzellen, Stromazellen) und die arteriellen und venösen Blutgefäße (jeweils getrennt nach Intima, Media und Adventitia) wurde markerweise der Im-munreaktive Score (IRS) aus jeweils 10 nebeneinander liegenden Gesichtsfeldern bei 400-facher Vergrößerung (Zellpopulationen) bzw. jeweils 5 Arterien, Arteriolen, Venen und Venulen bestimmt. Die statistische Untersuchung erfolgte mit dem Statistikprogramm SPSS 22 (SPSS Software-GmbH, München). Die Datenvisualisierung wurde mit GraphPad Prism 8 (Graphpad Software Inc., San Diego, Kalifornien, USA) durchgeführt. Ergebnisse: Eine Expression der Hypoxiemarker lässt sich in unterschiedlichen Zellpopulationen darstel-len. HIF-1α ist in nahezu allen Proben im luminalen Epithel, in den Drüsenepithelzellen und in Intima und Media von vor allem arteriellen Gefäßen nachweisbar. Ein nicht signifikanter Trend zu einem höheren IRS zeigt sich erst ab mittel- bis hochgradigen Angiosklerosen in den Drüsenepithelzellen. Demgegenüber lässt sich eine verminderte Expression in der Media von arteriellen Gefäßen erkennen, die für vier Angiosklerose-Gruppen auch statistisch signifikant ist. GLUT1 kann vor allem im Bereich des luminalen Epithels und der Zellen der Drüsenaus-führungsgänge sowie vereinzelt auch in Drüsenepithelzellen nachgewiesen werden. Die ins-gesamt graduell variable Expression sinkt tendenziell mit steigendem Angiosklerosegrad, al-lerdings nicht statistisch signifikant. VEGF A wird von nahezu allen untersuchten Zellpopulati-onen sowie Blutgefäßen und in nahezu allen Proben relativ konstant hoch exprimiert. Zu einer vermehrten Expression kommt es ab Vorliegen einer mittelgradigen Angiosklerose vor allem in den glandulären Epithelzellen, welche bei hochgradiger Angiosklerose auch als statistisch signifikant anzusehen ist. Eine VEGF-R2-Expression lässt sich ebenfalls vorrangig im glan-dulären und luminalen Epithel erkennen, wenngleich sie sich überwiegend geringgradig dar-stellt. Deutliche Unterschiede lassen sich hier in keiner untersuchten Zellpopulation erkennen. Im Zusammenhang mit einer Trächtigkeit zeigen sich Unterschiede in der Expression bei dreien der vier Marker im Bereich des luminalen Epithels und der Zellen der Drüsenausfüh-rungsgänge, also der Schicht, die an der Bildung der feto-maternalen Verbindung beteiligt ist. Im Vergleich zwischen normalen und endometrotischen Drüsen zeigen sich für alle Marker Unterschiede im Expressionsverhalten, die allerdings nicht statistisch signifikant sowie scheinbar unabhängig vom Angiosklerosegrad sind. Eine deutliche Zyklusabhängigkeit konnte nicht nachgewiesen werden. Schlussfolgerungen: Mittels der durchgeführten Untersuchungen wird deutlich, dass insbesondere schwere Angi-osklerosen für immunhistologisch darstellbare hypoxische Zustände sorgen. Ferner zeigen die eigenen Untersuchungen, dass sich die endometrialen Zellpopulationen hinsichtlich der Ex-pression der untersuchten Marker unterscheiden. Dabei wird außerdem deutlich, dass es nicht zwangsläufig zu dem erwarteten Anstieg der Expression der Hypoxiemarker kommen muss. Aus diesem Grund sollte zur Beurteilung des Vorliegens einer Hypoxie eine Untersu-chung der Expression mehrerer derartiger Marker erfolgen. Ein gänzlicher Ausschluss von anderen Einflussfaktoren als Hypoxie auf die Expression der untersuchten Marker kann im verwendeten Studienaufbau nicht erfolgen. Zukünftige Untersuchungen sollten zum einen einen größeren Probenumfang (insbesondere bei der Untersuchung anderer Faktoren als Angiosklerose) aufweisen sowie zum anderen weitere Hypoxiemarker umfassen. Die unter-suchten Marker spielen wahrscheinlich eine Rolle bei besonderen physiologischen (z. B. Trächtigkeit) als auch pathologischen Prozessen (z. B. Endometrose) im equinen Endometri-um und stellen somit interessante pharmakologische Targets zur positiven Beeinflussung der Reproduktionsleistung oder für die Therapie der equinen Endometrose dar. / Introduction: Degenerative alterations of the blood vessels, especially angiosclerosis, are a common finding in equine endometrial biopsies. They are the cause of an insufficient endo-metrial blood supply and therefore result in fertility problems. Objectives: The subject of this thesis was the examination of equine endometrial specimens with variable degrees of angiosclerosis. The hypothesis is that degenerative changes of the vessel wall are the cause of a hypoxic environment. The presence of a potential lack of oxygen as a result of hypoperfusion because of degenerative changes in the blood vessels was assessed via im-munohistochemistry by examining the expression of so-called markers of hypoxia. In addi-tion, the possible relationship to other factors such as the stage of the estrous cycle, pregnan-cy, age or endometrosis was considered. Animals, material and methods: This study is based on equine endometrial biopsies submitted to the diagnostic service of the Institute of Veterinary Pathology. By the means of picrosirius red stain, biopsy groups without any alterations of maiden mares with a maximum age of 5 years (n = 10) as well as biopsies with solely gradually variable angiosclerosis (n = 10 with minimal, mild, mild to moderate, moderate and moderate to severe, as well as n = 8 with severe angiosclerosis, respecively) have been established. In addition, specimens of pregnant mares from necropsied (n = 6) and slaughtered (n = 1) horses, biopsies with mild and severe endometrosis in combination with mild and severe angiosclerosis (n = 6, respectively) and biopsies taken on certain days of the estrous cycle (estrous as well as early and late diestrous, n = 2, respectively) have been graduated likewise. After their successful methodical establishment, all specimens have been examined im-munohistochemically via antibodies against hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α), glucose transporter 1 (GLUT1), vascular endothelial growth factor A (VEGF A) and vascular endothe-lial growth factor receptor 2 (VEGF-R2) in regard to the expression of those markers for hy-poxia. The immunoreactive score (IRS) for each marker has been determined by examining 10 adjacent high-power fields (400-fold magnification) for the different endometrial cell popu-lations (luminal epithelium and cells of glandular ducts, superficial, mid and basal glandular epithelial cells, stromal cells), and 5 arteries, arterioles, veins, and venules, respectively, sepa-rated by intima, media and adventitia. The statistical analysis has been performed via data analysis software SPSS 22 (SPSS Software-GmbH, Munich). The visualisation of data has been done with GraphPad Prism 8 (Graphpad Software Inc., San Diego, California, USA). Results: Expression of the markers of hypoxia was demonstrated in different cell populations. HIF-1α could be detected in almost every specimen in the luminal and glandular epithelia as well as in the intima and media of blood vessels. A non significant trend towards increased IRS was observed in biopsies with at least moderate to severe angiosclerosis in the endometrial glands. In contrast, a diminished expression was identified in the media of arterial vessels, which was significant in four of the angiosclerosis groups. GLUT1 was detected in the luminal epithelium and the cells of glandular ducts as well as in some glandular epithelial cells. In total the ex-pression was variable, with a trend towards lower levels in cases with higher degrees of angi-osclerosis. VEGF A was constantly expressed on relatively high levels by all of the examined cell populations and blood vessels in almost all examined biopsies. There was a trend towards increased expression in cases with moderate angiosclerosis predominantly in the glandular epithelia, reaching statistical significance in endometrial biopsies which are severely altered by angiosclerosis. An expression of VEGF-R2 could be seen in glandular and luminal epitheli-al cells. Nevertheless, no distinct differences were evident. In endometrial specimens of pregnant mares, expressional differences could be identified for three out of the four examined markers, especially in the luminal epithelium and the cells of glandular ducts, which are involved in the development of the feto-maternal connection. The comparison of normal with endometrotic glands revealed a complex expression pattern of all four examined markers which seemed to be independent of the degree of angiosclerosis. A distinct difference in dependence of the phase of the estrous cycle could not be detected. Conclusions: The current study demonstrated that severe angiosclerosis is the cause of an immunohisto-chemically detectable hypoxic condition. Furthermore, this study showed systematic differ-ences in the expression of the examined markers for the different endometrial cell popula-tions. Notably, the employed markers of hypoxia did not always show the expected increase in parallel with increasing grades of angiosclerosis. For that reason, the expression of multiple markers of hypoxia should be assessed to demonstrate a lack of oxygen in tissue samples using immunohistochemistry. The used study design did not allow the complete exclusion of other factors influencing the expression of the examined markers. Therefore, future studies should contain a larger pool of specimens on the one hand (especially while examining other factors than angiosclerosis) and employ a panel of markers of hypoxia. The examined mark-ers seem to play an important role during physiological (e. g. pregnancy) as well as pathologi-cal processes (e. g. endometrosis) and by that might be rewarding pharmacological targets to positively influence reproduction or to possibly treat equine endometrosis.

Beim Kolikpferd stellt der Einsatz von Laxantien den wesentlichen Teil der konservativen Behandlung primärer Obstipationen des Zäkums und großen Kolons dar. Um die Obstipation zu erreichen muss das über eine Nasenschlundsonde eingegebene Abführmittel den Magen verlassen und den Dünndarm passieren. Dabei soll das Flüssigkeitsvolumen möglichst vollständig im Intestinaltrakt verbleiben, um effektiv die Ingesta zu durchfeuchten und so die Obstipation zu lösen. Je nach Art und Konzentration des gewählten Laxans werden Resorptions- und Sekretionsvorgänge an der Darmschleimhaut ausgelöst, die sich als Elektrolytverschiebungen oder Alterationen des Wasserhaushaltes im Blut zeigen können. Ziel dieser Studie war es, beim gesunden Pferd einen Einfluss der am häufigsten eingesetzten Laxantien auf die Magenentleerungszeit zu ermitteln. Zudem sollten Auswirkungen auf den Elektrolyt- und Wasserhaushalte untersucht werden. Für die vorliegende Studie wurde sechs gesunden, nüchternen, adulten Warmblutpferden abwechselnd je eines von 5 Laxantien über eine Nasenschlundsonde in den nüchternen Magen eingegeben: 1,8% Natriumsulfatlösung (Protokoll 1); 4,2% Magnesiumsulfatlösung (Protokoll 2); Paraffinöl (Protokoll 3); 25% Natriumsulfatlösung (Protokoll 4); 25% Magnesiumsulfatlösung (Protokoll 5). Als Kontrolle wurde Wasser verabreicht: 10 L Wasser (Protokoll 6); 2 L Wasser (Protokoll 7). Zur indirekten Messung der Magenentleerung wurde der flüssige Passagemarker D-(+)-xylose (0,5 g/kg KG als 10% Lösung) jedem Protokoll zugefügt mit mindestens einer Woche Auswaschzeit zwischen den einzelnen Protokollen. Zu festgelegten Zeitpunkten wurden EDTA-Blut- und Serumproben aus der Jugularvene entnommen. Die Serumkonzentration von D-Xylose wurde colorimetrisch untersucht. Die Zeit bis zum Erreichen der maximalen Serumkonzentration von D-Xylose (Tmax) wurde als Magenentleerungszeit angesehen. Zur Einschätzung des Wasserhaushaltes wurden Totalprotein, Albumin und Hämatokrit bestimmt. Der Elektrolythaushalt wurde anhand der Serumkonzentrationen von Natrium, Kalium, Chlorid, Magnesium und Gesamtkalzium beurteilt. Zudem wurde der Einfluss auf die Wasseraufnahme und die Kotkonsistenz grobsinnlich untersucht. Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass weder isotone Natriumsulfatlösung noch Paraffinöl die Magenentleerungszeit im Vergleich zu Wasser beeinträchtigen. Isotone Magnesiumsulfatlösung als auch hypertone Lösungen salinischer Laxantien führen zu einer signifikanten Verzögerung der Magenentleerung im Vergleich zu Wasser. Nach 10-stündiger Nahrungskarenz führte die Applikation von Wasser bei gesunden Pferden zum Abfall der Serumkonzentrationen von Natrium, Kalium, Magnesium, Gesamtkalzium und Chlorid. Isotone Lösungen von Natriumsulfat (1,8%) und Magnesiumsulfat (4,2%) führten nach einmaliger Applikation zum signifikanten Anstieg der Serumkonzentrationen von Natrium bzw. Magnesium innerhalb der Referenzbereiche. Paraffinum liquidum hatte keine starke Alterationen des Elektrolythaushaltes zur Folge. Hypertone Natriumsulfatlösung (25%) verursachte Hypernatriämie sowie einen signifikanten Abfall der Kalium- und signifikanten Anstieg der Chloridkonzentration. Hypertone Magnesiumsulfatlösung (25%) verursachte Hypermagnesämie sowie eine signifikante Abnahme der Kalium- und Gesamtkalziumkonzentration. Keines der verabreichten Laxantien führte zur Dehydratation. Alterationen der Wasseraufnahme oder der Kotkonsistenz wurden ausschließlich durch hypertone Natriumsulfatlösung verursacht, die die Wasseraufnahme deutlich steigerte und vorübergehend dünnbreiigen Kotabsatz induzierte. Bei primären Obstipationen des großen Kolons muss bis zur Lösung der Obstipation meist eine mehrmalige Applikation von Abführmitteln erfolgen. Hypertone Natrium- bzw. Magnesiumsulfatlösung erhöht die Serumkonzentration von Natrium bzw. Magnesium signifikant und könnte eine klinische Hypernatriämie bzw. Hypermagnesiämie erzeugen. Aus diesem Grund sind isotone Lösungen zu bevorzugen. Außerdem ist Kolikpferden mit primärer Dickdarmobstipation, die mit salinischen Laxantien behandelt werden, freier Zugang zu Wasser zu gewähren, um den entstehenden Durst der Pferde zu stillen. Zusammenfassend ist die Verabreichung isotoner Natriumsulfatlösung zu empfehlen, weil dieses effektive Laxans weder die Magenentleerungszeit verzögert, noch starke Elektrolytimbalanzen verursacht.:1 Einleitung ......................................................................................... 1 2 Ergebnisse........................................................................................ 5 2.1 Publikation 1: Influence of laxatives on gastric emptying in healthy Warmblood horses evaluated with the D-xylose adsorption test......... 5 2.2 Publikation 2: Einfluss von Laxantien auf den Wasser- und Elektrolythaushalt bei gesunden Pferden...-........................................ 21 3 Diskussion........................................................................................ 30 3.1 Untersuchungsmethoden der Magenentleerung........................... 30 3.1.1 D-Xylose..................................................................................... 30 3.2 Magenentleerungszeit.................................................................. 31 3.2.1 Wasser....................................................................................... 31 3.2.2 isotone Lösungen...................................................................... 32 3.2.3 hypertone Lösungen.................................................................. 32 3.2.4 Paraffinöl.................................................................................... 33 3.3 Elektrolythaushalt......................................................................... 34 3.3.1 Wasser....................................................................................... 34 3.3.2 isotone Lösungen...................................................................... 35 3.3.3 hypertone Lösungen.................................................................. 36 3.3.3.1 Natriumsulfat........................................................................... 36 3.3.3.2 Magnesiumsulfat..................................................................... 36 3.3.4 Paraffinöl.................................................................................... 38 3.4 Wasserhaushalt............................................................................ 39 3.5 Wasseraufnahme und Kotkonsistenz............................................ 39 4 Zusammenfassung........................................................................... 42 5 Summary........................................................................................... 44 6 Literaturverzeichnis.......................................................................... 46 Danksagung / The use of laxatives is crucial in the treatment of horses with cecal or large colon impaction. To reach the impacted mass, the laxative must leave the stomach and pass through the small intestine. The fluid volume should stay inside the gastro-intestinal tract to soften the intestinal contents and resolve the impaction. Depending on the type and concentration of the laxative, absorption and secretion can be triggered in the intestinal mucosa which might be shown as electrolyte abnormalities, or as alterations in the water balance in the blood. The aim of this study was to determine an influence of the most frequently used saline and lubricant laxatives on gastric emptying time in healthy horses. Furthermore the effect on electrolyte and water balance was to be investigated. Six healthy adult fasted Warmblood horses were used for this study which was performed with 5 laxatives, administered via nasogastric tube: 1.8% sodium sulfate (trial 1), 4.2% magnesium sulfate (trial 2), mineral oil (trial 3), 25% sodium sulfate (trial 4), 25% magnesium sulfate (trial 5). Water was used as control: 10 L water (trial 6), 2 L water (trial 7). For indirect measurement of gastric emptying the liquid passage marker D-(+)-xylose (0.5 g/kg bwt as 10% solution) was added to each trial with a minimum washout period of at least one week between the individual trials. EDTA blood and serum samples were taken from the jugular vein at predetermined time points. The serum concentration of D-xylose was analyzed colorimetrically. The time to reach peak serum concentration of D-xylose (Tmax) was considered as gastric emptying time. Total protein, albumin and PCV were chosen to evaluate water balance. Electrolyte balance was evaluated on the basis of the serum concentrations of sodium, potassium, chloride, magnesium and total calcium. Furthermore the impact on water uptake and fecal consistency was roughly examined. Isotonic solutions of sodium sulfate as well as mineral oil do not delay gastric emptying time compared to water. Isotonic solutions of magnesium sulfate as well as hypertonic solutions of saline cathartics significantly delay gastric emptying time in comparison to water. After ten hours of food restriction the administration of water decreased the serum concentrations of sodium, potassium, magnesium, total calcium and chloride in healthy horses. A single administration of isotonic solution of sodium sulfate (1.8%) or magnesium sulfate (4.2%) significantly increased serum sodium, respectively serum magnesium concentrations, within the reference range. Mineral oil did not alter electrolyte balance. Hypertonic solution of sodium sulfate (25%) caused hypernatremia, a significant decrease in potassium concentration and a significant increase in chloride concentration. Hypertonic solution of magnesium sulfate (25%) caused hypermagnesemia and a significant decrease in potassium and total calcium concentrations. None of the administered laxatives caused dehydration. Altered water uptake or fecal consistency was caused by hypertonic solution of sodium sulphate only, which considerably increased water consumption and transitionally induced runny feces. For treatment of simple large colon impactions, administration of laxatives usually has to be repeated, until the obstruction has resolved. Hypertonic solutions of sodium and magnesium sulfate significantly increase serum sodium or magnesium concentrations, respectively and may cause clinically hypernatremia or hypermagnesemia. Therefore isotonic solutions are preferable. Furthermore horses with simple large colon impaction, which are treated with saline cathartics need to have free access to water in order to satisfy their arising thirst. In summary it can be stated that the administration of isotonic solution of sodium sulfate is to be recommended, since this effective laxative does neither delay gastric emptying time nor leads to severe electrolyte alterations.:1 Einleitung ......................................................................................... 1 2 Ergebnisse........................................................................................ 5 2.1 Publikation 1: Influence of laxatives on gastric emptying in healthy Warmblood horses evaluated with the D-xylose adsorption test......... 5 2.2 Publikation 2: Einfluss von Laxantien auf den Wasser- und Elektrolythaushalt bei gesunden Pferden...-........................................ 21 3 Diskussion........................................................................................ 30 3.1 Untersuchungsmethoden der Magenentleerung........................... 30 3.1.1 D-Xylose..................................................................................... 30 3.2 Magenentleerungszeit.................................................................. 31 3.2.1 Wasser....................................................................................... 31 3.2.2 isotone Lösungen...................................................................... 32 3.2.3 hypertone Lösungen.................................................................. 32 3.2.4 Paraffinöl.................................................................................... 33 3.3 Elektrolythaushalt......................................................................... 34 3.3.1 Wasser....................................................................................... 34 3.3.2 isotone Lösungen...................................................................... 35 3.3.3 hypertone Lösungen.................................................................. 36 3.3.3.1 Natriumsulfat........................................................................... 36 3.3.3.2 Magnesiumsulfat..................................................................... 36 3.3.4 Paraffinöl.................................................................................... 38 3.4 Wasserhaushalt............................................................................ 39 3.5 Wasseraufnahme und Kotkonsistenz............................................ 39 4 Zusammenfassung........................................................................... 42 5 Summary........................................................................................... 44 6 Literaturverzeichnis.......................................................................... 46 Danksagung

Zur Ermittlung des Energieverbrauches bei Mensch und Tier stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Im Jahre 1780 nutzte Lavoisier die Schmelzwassermenge, um den Energieverlust eines Meerschweinchens zu berechnen. Das Tier saß in einem von Eis umgebenen Kalorimeter, die von ihm abgegebene Wärme brachte das Eis zum Schmelzen. Derzeit sind die indirekte Kalorimetrie, die den Energieumsatz über den im Respirationsversuch gemessenen Gaswechsel von O2 und CO2 sowie die im Harn ausgeschiedene Stickstoffmenge bestimmt, und die Isotopendilutionsmethode, die mit der unterschiedlichen Ausscheidungsrate von markierten Wasserstoff- (2H) und Sauerstoff- (18O) Atomen im Urin arbeitet, der „Goldstandard“ für die Bestimmung des Energieverbrauchs. Seit einigen Jahren bis heute steht die Herzfrequenzmethode in der Diskussion. Sie nutzt die Beziehung zwischen Herzfrequenz und Sauerstoffverbrauch zur Ermittlung des Energieumsatzes. Alle genannten Methoden haben Vor- und Nachteile, insbesondere für den einfachen und schnellen täglichen Einsatz sowie bei Langzeitstudien. Deshalb werden Alternativen gesucht. Diese Dissertation untersucht die Beziehung zwischen der akzelerometrisch erfassten dreidimensionalen Körperbeschleunigung und der Herzfrequenz beim Pferd in verschiedenen Gangarten. Dabei wird die Herzfrequenz als Vergleichs- und Bezugsgröße verwendet. Sie stellt das direkte Bindeglied zum Sauerstoffverbrauch und damit Energieaufwand dar. Es wurden drei Versuchsvarianten durchgeführt. Die Pferde gingen an der Hand, „geführt“, liefen frei in einem umzäunten Oval, „freilaufend“, oder wurden „geritten“. Bei den beiden Varianten „geführt“ und „freilaufend“ kamen jeweils dieselben vier Pferde zum Einsatz, die Variante „geritten“ absolvierten fünf andere Tiere. Die Versuche folgten verschiedenen Schemata mit den Gangarten Schritt, Trab und, zum Teil, Galopp. Bei allen Versuchen wurden parallel die dreidimensionale Körperbeschleunigung mit einer Frequenz von 32 Hz sowie die Herzfrequenz gemessen. Die Pulsuhr speicherte im kleinstmöglichen Intervall von fünf Sekunden. Nach Aufbereitung der Beschleunigungsrohdaten wurde letztendlich der dynamische Anteil der dreidimensionalen Beschleunigung in Form von „fünf-Sekunden-Mittelwerten“ berechnet. Anschließend wurden diese Beschleunigungswerte über die Regressionsanalyse mit den Originalwerten der Herzfrequenz in Beziehung gesetzt. Dabei wurden die Übergangsphasen zwischen den Gangarten ausgenommen, da die beiden Parameter hier ein sehr unterschiedliches und zeitversetztes Verhalten zeigen. Bei der Analyse der Gangarten Schritt und Trab konnte gut mit dem Modell der einfachen linearen Regression (y = a + bx) gearbeitet werden, mit Hinzukommen der dritten Gangart, Galopp, erwies sich das Modell der polynomialen Regression (y = a + bx + cx²) von Vorteil. Die Stärke des Zusammenhanges der beiden Größen wurde durch den Korrelationskoeffizienten r angezeigt. Bei differenzierter Betrachtung der Versuchsvarianten und der einzelnen Pferde erreichte r Werte von 0,86 bis 0,94, bei zusammenfassender Betrachtung aller Pferde einer Versuchsvariante Werte zwischen 0,82 und 0,87, stets bei signifikanter Korrelation (p < 0,05). Somit kann für die Parameter Herzfrequenz und Beschleunigung ein signifikanter und starker Zusammenhang beschrieben werden. Sie verhalten sich dabei nicht proportional zueinander. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die Akzelerometrie für bestimmte Zielstellungen und unter bestimmten Voraussetzungen eine geeignete Methode ist, um den Energieaufwand von Pferden zu bestimmen. Sie ist schnell und meist störungsfrei durchzuführen und im Gegensatz zur Herzfrequenz nahezu unabhängig von emotionalen Einflüssen. Des Weiteren bietet die Akzelerometrie die Möglichkeit, die Ermittlung des Energieumsatzes mit einer Verhaltensanalyse zu kombinieren. Bedingungen für ihren Einsatz sind eine situationsspezifische und möglichst individuelle Kalibrierung, denn die Beschleunigungsmessung weist insofern Nachteile auf, als dass sie die Auswirkungen von zum Beispiel Bodenbeschaffenheit, Umwelteinflüssen oder das Tragen einer Last auf den Energieumsatz nicht berücksichtigt. Die parallele Erfassung von Herzfrequenz und Beschleunigung kann zum Beispiel zur Analyse und Kontrolle von Trainingserfolgen genutzt werden. Somit bringt die Kombination von Herzfrequenz- und Beschleunigungsmessung klare Vorteile.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Energiebewertung – Energiestufen 3 2.2 Nährstoffe und Verdaulichkeit 5 2.3 Energiebedarf 5 2.3.1 Erhaltungsbedarf 5 2.3.2 Leistungsbedarf 7 2.4 Ermittlung des Energieumsatzes 8 2.5 Sauerstoffpuls 12 2.6 Herzfrequenz – Sauerstoffverbrauch – Energieumsatz 14 2.7 Beschleunigungsmessung – Verhaltensanalyse bis hin zur Bestimmung des Energieumsatzes 29 3 Tiere, Material und Methoden 44 3.1 Versuchsvarianten 44 3.2 Tiere, Haltungsbedingungen, Trainingszustand 44 3.3 Versuchsorte 45 3.4 ergänzende Bemerkungen 45 3.5 Material und Technik 45 3.6 Versuchsdurchführung 46 3.7 Versuchsdesign 48 3.8 Versuchsauswertung 48 3.8.1 Zuordnung der Achsen x, y und z zu den Aufzeichnungskanälen des „Goldfinger“ 48 3.8.2 Messwerte – Herzfrequenz und Beschleunigung 49 3.8.2.1 Aufbereitung der Rohdaten 49 3.8.2.2 Vereinfachung des Datensatzes 50 3.8.2.3 Analyse der Teilbeschleunigungen 50 3.8.3 Bestimmung der Übergangsphasen 50 3.9 Statistik 51 4 Ergebnisse 54 4.1 Herzfrequenz- und Beschleunigungsmessung 54 4.1.1 Herzfrequenz während der Versuchsvorbereitung 54 4.1.2 Herzfrequenz und Beschleunigung bei Bewegung der Pferde an der Hand („geführt“) 55 4.1.3 Herzfrequenz und Beschleunigung bei freier Bewegung der Pferde („freilaufend“) 59 4.1.4 Herzfrequenz und Beschleunigung bei Bewegung der Pferde unter dem Reiter („geritten“) 60 4.1.5 Herzfrequenz und Beschleunigung im Vergleich zwischen den Versuchsvarianten 62 4.2 Beziehung zwischen Herzfrequenz und Beschleunigung 64 4.2.1 Besonderheit der Schrittphase2 71 4.3 Analyse der Übergangsphasen 74 4.4 Analyse der dreidimensionalen Beschleunigung 78 5 Diskussion 81 5.1 Diskussion der Fragestellung 81 5.2 Kritik der Methodik 82 5.2.1 Tiere und Versuchsdesign 82 5.2.2 Messtechnik 84 5.2.2.1 Herzfrequenzmessung 84 5.2.2.2 Beschleunigungsmessung 85 5.2.3 Herzfrequenz vor Versuchsbeginn 86 5.2.4 Herzfrequenz als Bezugsgröße 86 5.2.5 Datenreduktion 88 5.3 Herzfrequenz und Beschleunigung – Parameter zur Abbildung des Energieumsatzes 88 5.3.1 Vor- und Nachteile der Akzelerometrie 89 5.3.2 Charakteristika und Grenzen der Akzelerometrie 89 5.3.3 Übergangsphasen zwischen verschiedenen Leistungsanforderungen 90 5.4 Diskussion der Ergebnisse 92 5.4.1 Beziehung zwischen Herzfrequenz und Beschleunigung 94 5.4.1.1 Güte des Zusammenhangs von Herzfrequenz und Beschleunigung 94 5.4.1.2 Modell zur Beschreibung der Beziehung von Herzfrequenz und Beschleunigung 95 5.4.2 Die drei Dimensionen der Beschleunigung 97 5.5 Fazit 99 6 Zusammenfassung 101 7 Summary 103 8 Literaturverzeichnis 105 9 Anhang 118 10 Danksagung 130 / There are different opportunities to determine the consumption of energy in humans and animals. In 1780 Lavoisier used the quantity of melt water to calculate the energy loss of a guinea pig. The guinea pig was located inside a calorimeter which was surrounded by ice. The emitted heat induced the melting of the ice. At present both, indirect calorimetry that estimates energy expenditure from respiratory measurements of oxygen consumption and carbon dioxide production plus the excretion of nitrogen with the urine and the DLW-method that uses the different urinary elimination rates of the isotopes 2H and 18O are the so called “golden standard” for the calculation of energy consumption. For several years until now there has been a discussion about the heart rate-method. This method uses the correlation between heart rate and oxygen consumption for the calculation of energy expenditure. All above mentioned methods have pros and cons, especially for simple and quick every day application and for long-term studies. Therefore alternatives are searched. This dissertation examines the relation between the accelerometricly measured three-dimensional body acceleration and the heart rate in horses at different gaits. The heart rate has been used for comparison and as a reference item. It directly relates the acceleration with the oxygen consumption and thus with the energy expenditure. There have been three variants of trials. Horses were led by the hand (HD), moved freely (MF) in an enclosed oval or were ridden (R). In the HD- and MF-trials the same four horses were used, for the R-trials five other horses came into action. The trials followed different schemes with the gaits of walk, trot and gallop. At every trial three-dimensional body-acceleration with a logging frequency of 32 Hz and heart rate were measured simultaneously. The heart rate meter stored the heart rate in the smallest possible intervals of five seconds. After processing the crude data the dynamic part of the three-dimensional acceleration was calculated in form of “five-second-means”. After that the regression analysis was used to relate these acceleration data to the original heart rate data. In this process the transitional phases between the gaits were excluded because there both parameters have a highly varying and time-shifted relation. The model of simple linear regression (y = a + bx) suited well for analysing walking and trotting. With adding the third gait gallop the model of polynomial regression (y = a + bx + cx²) became more favourable. The correlation coefficient r showed the strength of the correlation between both parameters. By the separate inspection of the variants of trials and the individual horses r reached values from 0,86 to 0,94; pooling all horses of each variant of trials yields r-values from 0,82 to 0,87, always with a significant correlation (p < 0,05). Hence a significant and strong correlation can be attributed to the parameters heart rate and acceleration. They are not proportional to each other. In conclusion one can say: for specific aims and under certain conditions the accelerometry is an appropriate method to assess energy expenditure in horses. You can implement it quickly and mostly disturbance-free and in contrast to the heart rate it is nearly independent of emotional influence. Furthermore accelerometry gives the opportunity to combine the determination of the energy expenditure with the analysis of behaviour. A possibly individual and situation-specific calibration are the preconditions for its application. A setback of the accelerometry is that the effects of such factors like the condition of the ground, environmental influences or carrying weights are not taken into consideration. Simultaneous measurement of heart rate and body-acceleration can for example be used for analysing and controlling the success of training. Consequently there are clear advantages of combining the measurement of heart rate and acceleration.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Energiebewertung – Energiestufen 3 2.2 Nährstoffe und Verdaulichkeit 5 2.3 Energiebedarf 5 2.3.1 Erhaltungsbedarf 5 2.3.2 Leistungsbedarf 7 2.4 Ermittlung des Energieumsatzes 8 2.5 Sauerstoffpuls 12 2.6 Herzfrequenz – Sauerstoffverbrauch – Energieumsatz 14 2.7 Beschleunigungsmessung – Verhaltensanalyse bis hin zur Bestimmung des Energieumsatzes 29 3 Tiere, Material und Methoden 44 3.1 Versuchsvarianten 44 3.2 Tiere, Haltungsbedingungen, Trainingszustand 44 3.3 Versuchsorte 45 3.4 ergänzende Bemerkungen 45 3.5 Material und Technik 45 3.6 Versuchsdurchführung 46 3.7 Versuchsdesign 48 3.8 Versuchsauswertung 48 3.8.1 Zuordnung der Achsen x, y und z zu den Aufzeichnungskanälen des „Goldfinger“ 48 3.8.2 Messwerte – Herzfrequenz und Beschleunigung 49 3.8.2.1 Aufbereitung der Rohdaten 49 3.8.2.2 Vereinfachung des Datensatzes 50 3.8.2.3 Analyse der Teilbeschleunigungen 50 3.8.3 Bestimmung der Übergangsphasen 50 3.9 Statistik 51 4 Ergebnisse 54 4.1 Herzfrequenz- und Beschleunigungsmessung 54 4.1.1 Herzfrequenz während der Versuchsvorbereitung 54 4.1.2 Herzfrequenz und Beschleunigung bei Bewegung der Pferde an der Hand („geführt“) 55 4.1.3 Herzfrequenz und Beschleunigung bei freier Bewegung der Pferde („freilaufend“) 59 4.1.4 Herzfrequenz und Beschleunigung bei Bewegung der Pferde unter dem Reiter („geritten“) 60 4.1.5 Herzfrequenz und Beschleunigung im Vergleich zwischen den Versuchsvarianten 62 4.2 Beziehung zwischen Herzfrequenz und Beschleunigung 64 4.2.1 Besonderheit der Schrittphase2 71 4.3 Analyse der Übergangsphasen 74 4.4 Analyse der dreidimensionalen Beschleunigung 78 5 Diskussion 81 5.1 Diskussion der Fragestellung 81 5.2 Kritik der Methodik 82 5.2.1 Tiere und Versuchsdesign 82 5.2.2 Messtechnik 84 5.2.2.1 Herzfrequenzmessung 84 5.2.2.2 Beschleunigungsmessung 85 5.2.3 Herzfrequenz vor Versuchsbeginn 86 5.2.4 Herzfrequenz als Bezugsgröße 86 5.2.5 Datenreduktion 88 5.3 Herzfrequenz und Beschleunigung – Parameter zur Abbildung des Energieumsatzes 88 5.3.1 Vor- und Nachteile der Akzelerometrie 89 5.3.2 Charakteristika und Grenzen der Akzelerometrie 89 5.3.3 Übergangsphasen zwischen verschiedenen Leistungsanforderungen 90 5.4 Diskussion der Ergebnisse 92 5.4.1 Beziehung zwischen Herzfrequenz und Beschleunigung 94 5.4.1.1 Güte des Zusammenhangs von Herzfrequenz und Beschleunigung 94 5.4.1.2 Modell zur Beschreibung der Beziehung von Herzfrequenz und Beschleunigung 95 5.4.2 Die drei Dimensionen der Beschleunigung 97 5.5 Fazit 99 6 Zusammenfassung 101 7 Summary 103 8 Literaturverzeichnis 105 9 Anhang 118 10 Danksagung 130

Die Untersuchung des externen Gehörkanals stellt beim Pferd, wie auch bei anderen Tieren, einen Teil der klinischen Untersuchung dar. Bis jetzt konnte die Untersuchung des equinen externen Gehörkanals, wenn überhaupt, nur sehr oberflächlich durch Adspektion und Palpation der Ohrmuschel erfolgen. Das lag unter anderem an der großen Sensibilität des Pferdeohrs und den damit verbundenen Abwehrreaktionen, sowie auch an den fehlenden anatomischen Informationen. Zu den selten beschriebenen Erkrankungen des equinen, externen Gehörkanals zählen: Otitis externa, Polypen, Neoplasien, Chondrosen, Stenosen und Parasitenbefall (Ohrmilben). Die Diagnose solcher Erkrankungen konnte bis jetzt nur durch die endoskopische Untersuchung oder computertomographische Untersuchung des Gehörkanals post mortem oder unter Allgemeinanästhesie gestellt werden. Im ersten Teil der vorliegenden Studie wurden anatomische Präparationen an 15 Kadaverschädeln durchgeführt, um die genaue Innervation des equinen externen Gehörkanals darzustellen. Proben des Trommelfells, des N. auricularis magnus und des N. auricularis internus wurden histologisch aufbereitet. Durch die gewonnenen Informationen konnte eine Anästhesie des Gehörkanals durch lokale Infiltration des N. auricularis internus und N. auricularis magnus entwickelt werden. Im zweiten, klinischen Teil der Studie wurde die Anästhesie, nach ultrasonographischer Untersuchung der Region, an beiden Gehörkanälen von 23 Pferden durchgeführt. Die Lokalanästhesie war bei allen Pferden beidseits erfolgreich. Bei drei Pferden musste auf je einer Seite eine größere Menge Lokalanästhetikum verwendet werden, um eine vollständige Desensibilisierung zu erreichen. Dies waren die einzigen Fälle bei denen eine Komplikation durch die Anästhesie im Sinne einer temporären Facialisparese auftrat. Diese war damit klar auf die größere Menge des Lokalanästhetikums zurückzuführen. Durch die entwickelte Lokalanästhesie konnte die endoskopische Untersuchung des externen Gehörkanals bis hin zum Trommelfell am stehenden, sedierten Pferd möglich gemacht werden. Die Endoskopie wurde mit 2 verschiedenen flexiblen Endoskopen (mit 2 mm und 7 mm Durchmesser) durchgeführt. Im Rahmen der Endoskopie wurden die externen Gehörkanäle hinsichtlich ihrer Schleimhautbeschaffenheit, des Verschmutzungsgrades und auftretender Pathologien beurteilt. Der Verschmutzungsgrad variierte zwischen gering- und hochgradig (I-III). Zu den aufgetretenen Pathologien zählten zelluläre und zeruminale Akkumulationen, eine osteomähnliche Umfangsvermehrung, Granulome, Blutungen und Verengungen des externen Gehörkanals.

Die Rolle der Dendritischen Zellen (DZ) bei der Entstehung und Aufrechterhaltung von Allergien ist schon lange Gegenstand der Forschung. Im Rahmen dieser Arbeit sollten die Möglichkeiten zur Erforschung dieser wichtigen Immunzellen, vor allem auch im Hinblick auf klinische Studien, auf die Spezies Pferd erweitert werden. Die Erkrankung des Sommerekzems bietet hierbei ein bereits bis auf Genebene analysiertes und identifiziertes Allergen, mit einem klinisch eindeutigen, vor allem beim Islandpferd häufig auftretenden Krankheitsbild. Der Idee, ausreichend DZ aus Vollblut beim Pferd ex vivo zu generieren, mit dem aufgearbeiteten Culicoidesprotein zu beladen, damit künftig solche DZ dem betroffenen Spendertier als Immuntherapie reinjiziert werden können, sollte hier näher nachgegangen werden. Die ausreichende und möglichst reine Generierung equiner DZ stellte die erste Hürde dar und konnte nach Vergleich und Verbesserung einiger unterschiedlicher Protokolle mit befriedigendem Ergebnis bewältigt werden. Funktionelle Analysen der so gewonnenen DZ zeigten die gewünschten, aus den humanen und murinen Studien bekannten Reaktionen der Zellen wie MHC-II-Hochregulierung, T-Zell-Stimulationsvermögen sowie Antigenaufnahme mittels Endozytose. Die angestrebte Aufnahme des markierten Culicoidesproteins in die Zellen konnte ebenso per Durchflusszytometrie und Fluoreszenzmikroskopie nachvollzogen werden. Eine äußerst wichtige Erkenntnis ergab sich aus der Zytokinuntersuchung auf RNA-Ebene, wo eine deutliche Erhöhung der RNA für IL-12 nach In-vitro-Stimulation mit LPS oder Culicoidesprotein nachgewiesen werden konnte. Dies ist ein Hinweis auf die eventuellen Nutzungsmöglichkeiten des hier beschriebenen DZ-Typs im Rahmen einer angestrebten Therapie der am Sommerekzem erkrankten Tiere. Denkbar wäre zum Beispiel die Initiierung einer Immuntherapie, abzielend auf Immundeviation. Die Culicoides-beladenen DZs sollten, repetitiv injiziert, über IL-12 dabei zu einer Unterdrückung der TH2-Immunantwort zu Gunsten von T-Helfer-1-Zellen (TH1) führen. Dieser erste Ansatz für eine klinische Anwendung der hier beschriebenen DZs soll zusätzlich auch die Forschungsbemühungen auf das Pferd und die hier noch im Verborgenen liegenden Erkenntnisse zum Verständnis von Allergien lenken.

Multipotente mesenchymale Stromazellen (MSCs) stellen nicht nur beim humanen Patienten, sondern auch in der Veterinärmedizin einen vielversprechenden Therapieansatz in der Behandlung erkrankter muskuloskelettaler Gewebe dar. Ziel der Behandlung ist dabei die Regeneration der betroffenen Strukturen im Vergleich zur Reparation nach konservativer Therapie. Vor allem im Bereich von Sehnenerkrankungen können nach MSC-Applikation vielversprechende Ergebnisse im Hinblick auf niedrigere Rezidivraten beobachtet werden. Dennoch sind noch nicht alle Umstände einer optimalen MSC-Anwendung geklärt. Hierbei sind unter anderem Fragen bezüglich der Herkunft und Gewinnung von MSCs offen, da Unterschiede von MSCs aufgrund ihrer Gewebezugehörigkeit bereits nachgewiesen wurden. Grundlegende umfassende Arbeiten zum Vergleich von equinen MSCs aus verschiedenen Quellen sowie deren mögliche Beeinflussung durch die Isolierung aus dem Gewebe lagen bislang noch nicht vor. Ziel dieser Studie war es daher, equine MSCs aus verschiedenen Quellen zu gewinnen und mögliche Unterschiede in vitro aufzuzeigen. Weiterhin sollten Unterschiede zwischen den Zelleigenschaften nach Anwendung verschiedener Isolationsprotokolle untersucht werden. In der hier vorliegenden Studie wurden MSCs aus Fett- und Sehnengewebe, Knochenmark, Nabelschnurblut und Nabelschnurgewebe von Pferden isoliert und vergleichend charakterisiert. Dabei wurden für die soliden Körpergewebe zwei unterschiedliche Isolationsmethoden, die Digestion und die Explantation, angewendet, um mögliche Einflüsse auf die gewonnen Zellen zu ermitteln. Die untersuchten Kriterien beinhalteten Zellertrag, Proliferation, Differenzierungspotenz und das Migrationsverhalten von MSCs. Hinblickend auf eine Anwendung von MSCs bei Sehnenerkrankungen wurde auch die Expression von Sehnenmarkern verglichen. In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass sich die MSCs aus verschiedenen Quellen hinsichtlich der Zellausbeute und ihres Wachstumspotentials unterschieden. Aus soliden Geweben konnten mittels Digestion im Vergleich zu Körperflüssigkeiten signifikant mehr MSCs isoliert werden (p < 0,001). Dabei erbrachte die Isolation von MSCs mittels Digestionsmethode einen deutlich höheren Zellertrag nach der Passage 0 im Vergleich zur Explantationsmethode (p < 0,05). Im weiteren Verlauf der Kultivierung zeigten MSCs aus Sehnengewebe und Fettgewebe ein signifikant besseres Proliferationsverhalten im Vergleich zu Knochenmark-MSCs und Nabelschnurblut-MSCs. Im Hinblick auf das Differenzierungspotential konnten signifikante Unterschiede zwischen den MSCs aus den verschiedenen Quellen beobachtet werden. MSCs aus Knochenmark zeigten eine sehr gute osteogene Differenzierungsfähigkeit im Vergleich zu MSCs aus den geburtsassoziierten Geweben (p < 0,05). Im Gegensatz dazu zeichneten sich diese MSCs durch eine deutlich bessere chondrogene Differenzierung im Vergleich zu Knochenmark-MSCs aus (p < 0,05). Im Hinblick auf die Isolationsmethode konnten keine Unterschiede im Differenzierungspotential beobachtet werden. Weitere Unterschiede aufgrund der Zellquelle lassen sich in der Genexpression der Sehnenmarker erkennen. MSCs aus Fettgewebe und Sehnengewebe exprimierten Kollagen 1A2 auf höchstem Niveau. Sklexaris hingegen wurde von MSCs aus Nabelschnurblut und Sehnengewebe am höchstem exprimiert. Dabei zeigten MSCs, die mittels Digestionsmethode isoliert worden waren, ein signifikant höheres Expressionslevel von Skleraxis im Vergleich zur Explantationsmethode (p < 0,05). Die Ergebnisse der vorliegenden Studie lassen einen Einfluss der Zellquelle auf die Zellcharakteristika erkennen. MSCs aus Fettgewebe stellen dabei eine vielversprechende Alternative zu Knochenmark-MSCs dar. Allerdings scheint für eine klinische Anwendung von MSCs eine selektive Auswahl der Zellquelle entsprechend der vorliegenden Erkrankung von Vorteil zu sein. Dabei ist eine Isolierung von MSCs aus soliden Geweben mittels Digestionsverfahren zu empfehlen, da hier deutlich höhere Zellzahlen gewonnen werden können. Eine negative Beeinflussung der Zelleigenschaften durch die enzymatische Digestion lässt sich nach den vorliegenden Ergebnissen nicht vermuten. Inwiefern die beobachteten Unterschiede bei in-vivo-Anwendungen von Bedeutung sind, muss jedoch noch umfassend untersucht werden. / Not only in humans but also in veterinary medicine, multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) are a promising treatment option in the therapy of injured musculoskeletal tissues. This is due to the improved tissue regeneration instead of the insufficient reparation following conventional therapies. With regard to an application of MSCs for treatment of tendinopathies in horses, lower rates of reinjury have been reported. However, further investigations to optimize the MSC treatment are still outstanding. Differences in MSCs from different origins have been already reported, but there are still remaining questions about the influence of origin and isolation procedures of MSCs. Fundamental research on equine MSCs derived from different sources and their potential impact due to the isolation process has not been published so far. The aim of this study was to isolate equine MSCs from different sources and to demonstrate potential differences in vitro. Furthermore, differences in cell features following different isolation methods were investigated. In the present study, MSCs from horses were isolated from adipose tissue, tendon tissue, bone marrow, umbilical cord blood and umbilical cord tissue and subsequently subjected to comparative characterization. In case of the solid tissues, two different isolation methods, digestion and explantation, were performed in order to analyze influences on obtained cells. Investigated cell features included cell yield, proliferation, differentiation and migration potential. Furthermore, expression of tendon markers was evaluated with regard to an application of MSCs in tendinopathies. In the present study it was shown that MSCs derived from different sources differ distinctly in cell yield and proliferation potential. In comparison to body fluids, significantly more MSCs could be isolated from solid tissues when using the digestion method (p < 0.001). Furthermore, the cell yield at first cell harvest was distinctly higher when performing the isolation by digestion in comparison to isolation by explantation (p < 0.05). With regard to further cultivation, MSCs derived from tendon tissue and adipose tissue displayed a significantly better proliferation potential compared to MSCs derived from other sources. Considering the differentiation potential, significant differences were obvious between the MSCs derived from different sources. Bone marrow-MSCs showed an excellent osteogenic differentiation capacity in comparison to MSCs derived from umbilical cord blood and tissue (p < 0.05). In contrast, the birth-associated MSCs displayed a distinctly better chondrogenic differentiation than MSCs derived from bone marrow (p < 0.05). No difference in the differentiation potential was noticeable following the different isolation procedures. Furthermore, differences in the gene expression of tendon markers were evident with regard to the cell source. MSCs derived from adipose tissue and tendon tissue expressed collagen 1A2 on the highest level. On the other hand, scleraxis was expressed highest in MSCs derived from umbilical cord blood and tendon tissue. In these cells, MSCs isolated by the digestion method showed a significantly higher expression level of scleraxis in comparison to MSCs isolated by explantation (p < 0.05). Based on the results obtained so far, a relevant impact of the source of MSCs on cell features was evident. MSCs derived from adipose tissue are a promising alternative to bone marrow-MSCs. However, with regard to a clinical application of MSCs, a selection of the MSC source depending on the respective intended use seems to be advantageous. For routine isolation of MSCs from solid tissues, the digestion method could be recommended due to the higher obtainable cell numbers. Furthermore, a negative influence of the enzymatic digestion on the cell features was not detectable. However, to what extent the observed differences in vitro are relevant for in-vivo-applications needs to be further investigated.