Ziel dieser Arbeit war es, die intrinsische Innervation durch das enterische Nervensystem in den funktionell unterschiedlichen Vormagenbereichen Pansen, Haube und Schlundrinne beim Saug- und Mastlamm zu charakterisieren. Im ersten Teil der Arbeit wurden grundsätzliche Innervationsmerkmale wie die neurochemischen Kodierung der myenterischen Neurone ermittelt. Im zweiten Teil wurde beim Sauglamm untersucht, ob an der Innervation der Vormagenmuskulatur myenterische Neurone mit spezifischer neurochemischer Kodierung beteiligt sind. Beiden Fragestellungen wurde durch die Untersuchung von kultivierten Gewebeproben aus Pansen, Haube und Schlundrinne nachgegangen. Zur Identifizierung der Muskelneurone wurde in Verbindung mit der Gewebekultur eine retrograde Tracingmethode mit dem Fluoreszenzfarbstoff 1,1`-Didodecyl-3,3,3',3'-Tetramethylindocarbocyanin-Perchlorat (DiI) angewandt. Zur Bestimmung der neurochemischen Kodierung wurden die Neurone auf ihre Immunreaktivität für Cholinazetyltransferase (ChAT), Stickstoffmonoxidsynthase (NOS), Substanz P (SP) und Vasoaktives Intestinales Peptid (VIP) untersucht. Mit Hilfe dieses Ansatzes konnten die Populationen ChAT/SP, ChAT/-, NOS/VIP und NOS/- ermittelt werden. Die prozentualen Anteile der einzelnen Populationen wiesen dabei sowohl lokalisations- als auch altersabhängige Unterschiede auf. Während im Pansen und in der Haube des Sauglammes die meisten Neurone eine cholinerge Kodierung besaßen (Pansen: ChAT/SP 63% der Gesamtneuronenpopulation, ChAT/- 19%, NOS/VIP 17%, NOS/- <1%; Haube: ChAT/SP 64%, ChAT/- 24%, NOS/VIP 10%, NOS/- <1%), war in der Schlundrinne des Sauglammes die größte Population nitrerg (NOS/VIP 45%, NOS/- 17%, ChAT/SP 25%, ChAT/- 13%). In diesem Bereich des Vormagens traten die stärksten altersabhängigen Veränderungen der Populationsgrößen auf. So wies in der Schlundrinne des Mastlammes die Population NOS/VIP einen Anteil von 83% auf. Die Populationen ChAT/SP und ChAT/- waren nicht mehr nachweisbar. Eine moderate Zunahme der nitrergen Population war altersabhängig auch im Retikulorumen des Mastlammes feststellbar (Pansen: ChAT/SP 61%, ChAT/- 13%, NOS/VIP 24%, NOS/- <1%; Haube: ChAT/SP 62%, ChAT/- 21%, NOS/VIP 17%, NOS/- <1%). Die Applikation des Farbstoffs DiI auf die Vormagenmuskulatur (retrogrades Tracing) führte in allen drei untersuchten Kompartimenten zur Markierung von Muskelneuronen. Im Pansen besaßen die DiI-markierten Neurone hauptsächlich die Kodierungen ChAT/SP und NOS/VIP. In der Zirkulär- und in der Longitudinalmuskulatur waren 65% der Muskelneurone cholinerg und 35% waren nitrerg. Auch in der Haube wurden beide Muskelschichten vorwiegend durch Neurone der Population ChAT/SP innerviert (Zirkulärmuskelschicht: ChAT/SP 66%, NOS/VIP 18%; Längsmuskelschicht: ChAT/SP 63%, NOS/VIP 30%). Anders als im Pansen projizierte in der Haube ein größerer Anteil der rein cholinergen Neurone zur Muskulatur (Haube: Zirkulärmuskelschicht: 16%, Längsmuskelschicht: 7%; Pansen: 2% bzw. 5%). Sowohl im Pansen als auch in der Haube waren die markierten Muskelneurone beider Muskelschichten zu etwa gleichen Anteilen oral und aboral von der Applikationsstelle lokalisiert. In der Schlundrinne stammten die markierten Muskelneurone aus allen vier Populationen. Der prozentuale Anteil der nitrergen Muskelneurone war hier höher als im Retikulorumen (beide Muskelschichten: NOS/VIP 39%, NOS/- 17%, ChAT/SP 26%, ChAT/- 9%). Die meisten Muskelneurone waren aboral der Applikationsstelle lokalisiert und besaßen daher eine aszendierende Projektionsrichtung. Eine Polarität der aszendierenden und deszendierenden Projektionen konnte dabei in keinem der drei Kompartimente nachgewiesen werden. Es konnte somit gezeigt werden, dass im Vormagen myenterische Neurone unterschiedlicher neurochemischer Kodierungen existieren, die auch zur Innervation der glatten Muskulatur beitragen. Die prozentualen Anteile der einzelnen Populationen sind dabei von der Lokalisation und dem Alter und somit auch von der Funktion der einzelnen Vormagenkompartimente abhängig. Die altersabhängig veränderten Innervationsmuster weisen auf die Fähigkeit der enterischen Nerven hin, sich an die physiologischen Besonderheiten des Wiederkäuervormagens anzupassen. Sie spiegeln somit die neuronale Plastizität wieder.

Wiederkäuer können entsprechend ihrer Ernährungsgewohnheiten in Rauhfutterfresser, Konzentrat-selektierer und Intermediärtypen eingeteilt werden (HOFMANN 1989). Diese verschiedenen Ernährungstypen spiegeln sich in anatomischen Unterschieden des gesamten Gastrointestinaltraktes, insbesondere jedoch in der Vormagenanatomie wider. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die intrinsische Innervation des Pansens von Wiederkäuern des Rauhfutterfresser- und Intermediärtyps näher zu charakterisieren und mögliche Unterschiede zwischen diesen beiden Ernährungstypen aufzuzeigen. Dafür wurden im ersten Teil der Arbeit die Expression des generellen Neuronenmarkers HuC/D, der Syntheseenzyme Stickstoffmonoxidsynthase (NOS) und Cholinazetyltransferase (ChAT), sowie der Neuropeptide und der neuronalen Marker Neuropeptid Y (NPY), Vasoaktives Intestinales Peptid (VIP), Somatostatin (SOM) und Calbindin (Calb) an Häutchenpräparaten (whole mounts) des myenterischen Plexus aus dem Pansen der Rauhfutterfresser Schaf und Rind und der Intermediärtypen Ziege und Damwild immunhistochemisch untersucht. Desweiteren wurden die Parameter Gangliengröße (Neurone/Ganglion), Gangliendichte (Ganglien/cm² Plexusfläche) und Neuronendichte (Neurone/cm² Plexusfläche) der genannten Spezies tierartlich vergleichend erfasst. Beim Rind fanden sich mit 73±6 Neuronen/Ganglion (Mittelwert ± Standardabweichung) signifikant größere Ganglien als bei den kleinen Wiederkäuern Ziege (57±19), Damwild (51±20) und Schaf (45±18). Demgegenüber war die mittlere Gangliendichte beim Rind mit 6±1 Ganglien/cm² Plexusfläche signifikant geringer als bei Schaf (8±2) und Ziege (10±3), die wiederum eine signifikant geringere Gangliendichte als das Damwild mit 15±3 Ganglien/cm² Plexusfläche aufwiesen. Die Neuronendichte war im ventralen Pansensack von Damwild und Ziege (664±194 bzw. 584±295 Neuronen/cm² Plexusfläche) signifikant höher als beim Schaf (289±132). Die Neuronendichte des Rindes lag mit 432±238 Neuronen/cm² Plexusfläche zwischen den Werten der anderen Spezies. Alle untersuchten myenterischen Neurone waren entweder cholinerg oder nitrerg kodiert. Der relative Anteil nitrerger Neurone pro Ganglion war bei der Ziege (44±10 %) signifikant höher als beim Schaf (30±8 %). Dementsprechend war der relative Anteil cholinerger Neurone beim Schaf signifikant höher als bei der Ziege. Neben den Anteilen unterschied sich auch die Verteilung der nitrergen Neurone in den myenterischen Ganglien. Bei Rind und Ziege waren diese in Clustern am Rand der Ganglien angeordnet, während sie bei Schaf und Damwild locker über die Ganglienfläche verteilt erschienen. Mit Hilfe von Kolokalisationsuntersuchungen konnten bei allen untersuchten Spezies folgende Hauptneuronenpopulationen nachgewiesen werden: ChAT/SP>NOS/NPY/VIP>>ChAT/- und NOS/NPY. Dabei war die cholinerge Hauptpopulation ChAT/SP beim Schaf mit 67±7 % aller myenterischen Neurone signifikant stärker ausgeprägt als beim Damwild (58±11 %), während die nitrerge Hauptpopulation NOS/NPY/VIP bei der Ziege mit 40±9 % signifikant stärker als beim Schaf (26±6 %) ausgeprägt war. SOM und Calbindin fanden sich nur in einer sehr geringen Anzahl (vornehmlich cholinerger) Neurone, wobei SOM–positive Somata nur bei Damwild und Schaf nachgewiesen werden konnten. Im myenterischen Plexus von Rind und Ziege fanden sich ausschließlich Somatostatin-positive Nervenfasern. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Reaktionen von Zirkulärmuskelstreifen aus dem ventralen Pansensack von Schaf und Ziege auf Elektrische Feldstimulation nach Zugabe von Atropin bzw. L-NAME (NG-Nitro-L-Arginine Methylester Hydrochlorid), sowie die Reaktionen auf steigende Konzentrationen von Carbachol funktionell untersucht. Bei beiden Spezies führte Atropin zu verminderten, L-NAME zu verstärkten Kontraktionen als Reaktion auf Elektrische Feldstimulationen. Der muskarinerge Agonist Carbachol führte im Schaf- und Ziegenpansen zu einer konzentrationsabhängigen Steigerung der Motilität. Die Ergebnisse der neurochemischen Untersuchungen lassen auf eine stärkere cholinerge (und somit exzitatorische Kontrolle) des Pansens des Rauhfutterfressers Schaf im Vergleich zu Ziege und Damwild (Intermediärtypen) schließen. Die mikrobielle Fermentation grob strukturierten Rauhfutters erfordert starke, mixende Pansenkontraktionen. Es ist zu vermuten, dass ein höherer Anteil cholinerger myenterischer Neurone auch stärkere Pansenkontraktionen ermöglicht. Somit wäre die starke Ausprägung der cholinergen Innervation im Pansen des Rauhfutterfressers Schaf als eine Anpassung an die physikomechanischen Eigenschaften der bevorzugten Nahrungsquelle Gras zu sehen. Allerdings gelang es in der vorliegenden Arbeit nicht, diese Hypothese durch Unterschiede der in-vitro Motilität an ovinen und caprinen Pansenmuskelstreifen zu untermauern. In scheinbarem Widerspruch zu dieser Hypothese stand auch die nur gering ausgeprägte cholinerge Dominanz bei dem untersuchten großen Rauhfutterfresser Rind. Allerdings könnte diese genetisch bedingt sein, da es sich bei den untersuchten Proben um Material von auf hohe Milchleistung (und damit Konzentratverdaulichkeit) gezüchteten Rinderrassen handelte. Auch ein direkter diätetischer Einfluss auf die intrinsische Panseninnervation scheint in diesem Zusammenhang denkbar. Diese Annahme gründet sich auf Untersuchungen an kleinen Labornagern, bei denen die Aufnahme hoher Energiemengen zu einem Verlust enterischer cholinerger Neurone – und somit zu einem relativ höheren Anteil nitrerger Neurone führt. Deshalb sollte bei allen untersuchten Spezies neben einem möglichen genetischen Einfluss auch der Einfluss der Fütterung nicht außer Acht gelassen werden. Klarheit könnte hier neben vergleichenden Untersuchungen an Extensiv- und Hochleistungsrinderrassen auch die Untersuchung des Einflusses von bestimmten Fütterungsregimen auf die enterische Panseninnervation bringen.

Ziel dieser Arbeit war es, die intrinsische Innervation durch das enterische Nervensystem in den funktionell unterschiedlichen Vormagenbereichen Pansen, Haube und Schlundrinne beim Saug- und Mastlamm zu charakterisieren. Im ersten Teil der Arbeit wurden grundsätzliche Innervationsmerkmale wie die neurochemischen Kodierung der myenterischen Neurone ermittelt. Im zweiten Teil wurde beim Sauglamm untersucht, ob an der Innervation der Vormagenmuskulatur myenterische Neurone mit spezifischer neurochemischer Kodierung beteiligt sind. Beiden Fragestellungen wurde durch die Untersuchung von kultivierten Gewebeproben aus Pansen, Haube und Schlundrinne nachgegangen. Zur Identifizierung der Muskelneurone wurde in Verbindung mit der Gewebekultur eine retrograde Tracingmethode mit dem Fluoreszenzfarbstoff 1,1`-Didodecyl-3,3,3'',3''-Tetramethylindocarbocyanin-Perchlorat (DiI) angewandt. Zur Bestimmung der neurochemischen Kodierung wurden die Neurone auf ihre Immunreaktivität für Cholinazetyltransferase (ChAT), Stickstoffmonoxidsynthase (NOS), Substanz P (SP) und Vasoaktives Intestinales Peptid (VIP) untersucht. Mit Hilfe dieses Ansatzes konnten die Populationen ChAT/SP, ChAT/-, NOS/VIP und NOS/- ermittelt werden. Die prozentualen Anteile der einzelnen Populationen wiesen dabei sowohl lokalisations- als auch altersabhängige Unterschiede auf. Während im Pansen und in der Haube des Sauglammes die meisten Neurone eine cholinerge Kodierung besaßen (Pansen: ChAT/SP 63% der Gesamtneuronenpopulation, ChAT/- 19%, NOS/VIP 17%, NOS/- <1%; Haube: ChAT/SP 64%, ChAT/- 24%, NOS/VIP 10%, NOS/- <1%), war in der Schlundrinne des Sauglammes die größte Population nitrerg (NOS/VIP 45%, NOS/- 17%, ChAT/SP 25%, ChAT/- 13%). In diesem Bereich des Vormagens traten die stärksten altersabhängigen Veränderungen der Populationsgrößen auf. So wies in der Schlundrinne des Mastlammes die Population NOS/VIP einen Anteil von 83% auf. Die Populationen ChAT/SP und ChAT/- waren nicht mehr nachweisbar. Eine moderate Zunahme der nitrergen Population war altersabhängig auch im Retikulorumen des Mastlammes feststellbar (Pansen: ChAT/SP 61%, ChAT/- 13%, NOS/VIP 24%, NOS/- <1%; Haube: ChAT/SP 62%, ChAT/- 21%, NOS/VIP 17%, NOS/- <1%). Die Applikation des Farbstoffs DiI auf die Vormagenmuskulatur (retrogrades Tracing) führte in allen drei untersuchten Kompartimenten zur Markierung von Muskelneuronen. Im Pansen besaßen die DiI-markierten Neurone hauptsächlich die Kodierungen ChAT/SP und NOS/VIP. In der Zirkulär- und in der Longitudinalmuskulatur waren 65% der Muskelneurone cholinerg und 35% waren nitrerg. Auch in der Haube wurden beide Muskelschichten vorwiegend durch Neurone der Population ChAT/SP innerviert (Zirkulärmuskelschicht: ChAT/SP 66%, NOS/VIP 18%; Längsmuskelschicht: ChAT/SP 63%, NOS/VIP 30%). Anders als im Pansen projizierte in der Haube ein größerer Anteil der rein cholinergen Neurone zur Muskulatur (Haube: Zirkulärmuskelschicht: 16%, Längsmuskelschicht: 7%; Pansen: 2% bzw. 5%). Sowohl im Pansen als auch in der Haube waren die markierten Muskelneurone beider Muskelschichten zu etwa gleichen Anteilen oral und aboral von der Applikationsstelle lokalisiert. In der Schlundrinne stammten die markierten Muskelneurone aus allen vier Populationen. Der prozentuale Anteil der nitrergen Muskelneurone war hier höher als im Retikulorumen (beide Muskelschichten: NOS/VIP 39%, NOS/- 17%, ChAT/SP 26%, ChAT/- 9%). Die meisten Muskelneurone waren aboral der Applikationsstelle lokalisiert und besaßen daher eine aszendierende Projektionsrichtung. Eine Polarität der aszendierenden und deszendierenden Projektionen konnte dabei in keinem der drei Kompartimente nachgewiesen werden. Es konnte somit gezeigt werden, dass im Vormagen myenterische Neurone unterschiedlicher neurochemischer Kodierungen existieren, die auch zur Innervation der glatten Muskulatur beitragen. Die prozentualen Anteile der einzelnen Populationen sind dabei von der Lokalisation und dem Alter und somit auch von der Funktion der einzelnen Vormagenkompartimente abhängig. Die altersabhängig veränderten Innervationsmuster weisen auf die Fähigkeit der enterischen Nerven hin, sich an die physiologischen Besonderheiten des Wiederkäuervormagens anzupassen. Sie spiegeln somit die neuronale Plastizität wieder.

Wiederkäuer können entsprechend ihrer Ernährungsgewohnheiten in Rauhfutterfresser, Konzentrat-selektierer und Intermediärtypen eingeteilt werden (HOFMANN 1989). Diese verschiedenen Ernährungstypen spiegeln sich in anatomischen Unterschieden des gesamten Gastrointestinaltraktes, insbesondere jedoch in der Vormagenanatomie wider. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die intrinsische Innervation des Pansens von Wiederkäuern des Rauhfutterfresser- und Intermediärtyps näher zu charakterisieren und mögliche Unterschiede zwischen diesen beiden Ernährungstypen aufzuzeigen. Dafür wurden im ersten Teil der Arbeit die Expression des generellen Neuronenmarkers HuC/D, der Syntheseenzyme Stickstoffmonoxidsynthase (NOS) und Cholinazetyltransferase (ChAT), sowie der Neuropeptide und der neuronalen Marker Neuropeptid Y (NPY), Vasoaktives Intestinales Peptid (VIP), Somatostatin (SOM) und Calbindin (Calb) an Häutchenpräparaten (whole mounts) des myenterischen Plexus aus dem Pansen der Rauhfutterfresser Schaf und Rind und der Intermediärtypen Ziege und Damwild immunhistochemisch untersucht. Desweiteren wurden die Parameter Gangliengröße (Neurone/Ganglion), Gangliendichte (Ganglien/cm² Plexusfläche) und Neuronendichte (Neurone/cm² Plexusfläche) der genannten Spezies tierartlich vergleichend erfasst. Beim Rind fanden sich mit 73±6 Neuronen/Ganglion (Mittelwert ± Standardabweichung) signifikant größere Ganglien als bei den kleinen Wiederkäuern Ziege (57±19), Damwild (51±20) und Schaf (45±18). Demgegenüber war die mittlere Gangliendichte beim Rind mit 6±1 Ganglien/cm² Plexusfläche signifikant geringer als bei Schaf (8±2) und Ziege (10±3), die wiederum eine signifikant geringere Gangliendichte als das Damwild mit 15±3 Ganglien/cm² Plexusfläche aufwiesen. Die Neuronendichte war im ventralen Pansensack von Damwild und Ziege (664±194 bzw. 584±295 Neuronen/cm² Plexusfläche) signifikant höher als beim Schaf (289±132). Die Neuronendichte des Rindes lag mit 432±238 Neuronen/cm² Plexusfläche zwischen den Werten der anderen Spezies. Alle untersuchten myenterischen Neurone waren entweder cholinerg oder nitrerg kodiert. Der relative Anteil nitrerger Neurone pro Ganglion war bei der Ziege (44±10 %) signifikant höher als beim Schaf (30±8 %). Dementsprechend war der relative Anteil cholinerger Neurone beim Schaf signifikant höher als bei der Ziege. Neben den Anteilen unterschied sich auch die Verteilung der nitrergen Neurone in den myenterischen Ganglien. Bei Rind und Ziege waren diese in Clustern am Rand der Ganglien angeordnet, während sie bei Schaf und Damwild locker über die Ganglienfläche verteilt erschienen. Mit Hilfe von Kolokalisationsuntersuchungen konnten bei allen untersuchten Spezies folgende Hauptneuronenpopulationen nachgewiesen werden: ChAT/SP>NOS/NPY/VIP>>ChAT/- und NOS/NPY. Dabei war die cholinerge Hauptpopulation ChAT/SP beim Schaf mit 67±7 % aller myenterischen Neurone signifikant stärker ausgeprägt als beim Damwild (58±11 %), während die nitrerge Hauptpopulation NOS/NPY/VIP bei der Ziege mit 40±9 % signifikant stärker als beim Schaf (26±6 %) ausgeprägt war. SOM und Calbindin fanden sich nur in einer sehr geringen Anzahl (vornehmlich cholinerger) Neurone, wobei SOM–positive Somata nur bei Damwild und Schaf nachgewiesen werden konnten. Im myenterischen Plexus von Rind und Ziege fanden sich ausschließlich Somatostatin-positive Nervenfasern. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Reaktionen von Zirkulärmuskelstreifen aus dem ventralen Pansensack von Schaf und Ziege auf Elektrische Feldstimulation nach Zugabe von Atropin bzw. L-NAME (NG-Nitro-L-Arginine Methylester Hydrochlorid), sowie die Reaktionen auf steigende Konzentrationen von Carbachol funktionell untersucht. Bei beiden Spezies führte Atropin zu verminderten, L-NAME zu verstärkten Kontraktionen als Reaktion auf Elektrische Feldstimulationen. Der muskarinerge Agonist Carbachol führte im Schaf- und Ziegenpansen zu einer konzentrationsabhängigen Steigerung der Motilität. Die Ergebnisse der neurochemischen Untersuchungen lassen auf eine stärkere cholinerge (und somit exzitatorische Kontrolle) des Pansens des Rauhfutterfressers Schaf im Vergleich zu Ziege und Damwild (Intermediärtypen) schließen. Die mikrobielle Fermentation grob strukturierten Rauhfutters erfordert starke, mixende Pansenkontraktionen. Es ist zu vermuten, dass ein höherer Anteil cholinerger myenterischer Neurone auch stärkere Pansenkontraktionen ermöglicht. Somit wäre die starke Ausprägung der cholinergen Innervation im Pansen des Rauhfutterfressers Schaf als eine Anpassung an die physikomechanischen Eigenschaften der bevorzugten Nahrungsquelle Gras zu sehen. Allerdings gelang es in der vorliegenden Arbeit nicht, diese Hypothese durch Unterschiede der in-vitro Motilität an ovinen und caprinen Pansenmuskelstreifen zu untermauern. In scheinbarem Widerspruch zu dieser Hypothese stand auch die nur gering ausgeprägte cholinerge Dominanz bei dem untersuchten großen Rauhfutterfresser Rind. Allerdings könnte diese genetisch bedingt sein, da es sich bei den untersuchten Proben um Material von auf hohe Milchleistung (und damit Konzentratverdaulichkeit) gezüchteten Rinderrassen handelte. Auch ein direkter diätetischer Einfluss auf die intrinsische Panseninnervation scheint in diesem Zusammenhang denkbar. Diese Annahme gründet sich auf Untersuchungen an kleinen Labornagern, bei denen die Aufnahme hoher Energiemengen zu einem Verlust enterischer cholinerger Neurone – und somit zu einem relativ höheren Anteil nitrerger Neurone führt. Deshalb sollte bei allen untersuchten Spezies neben einem möglichen genetischen Einfluss auch der Einfluss der Fütterung nicht außer Acht gelassen werden. Klarheit könnte hier neben vergleichenden Untersuchungen an Extensiv- und Hochleistungsrinderrassen auch die Untersuchung des Einflusses von bestimmten Fütterungsregimen auf die enterische Panseninnervation bringen.