Tierärztliche Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/07

In the present work, efferent ductules and epididymal duct from male foetuses as well as from sexually mature bulls were investigated using conventional light and electron microscopical techniques as well as glycohistochemical and immunohistochemical staining techniques. The prenatal development of the bovine epididymis was studied in foetuses ranging from 10 cm CRL (75 pcd) to 90 cm CRL (285 pcd). In foetuses with 10 cm CRL (75 pcd) the main event was the establishment of the urogenital junction between the extratesticular rete testis and mesonephric duct via the growing efferent ductules. At the foetal age of 110 pcd (24 cm CRL), efferent ductules underwent a strong coiling. At the same time the mesonephric duct began to lengthen and coil, forming three distinct regions, namely caput, corpus and cauda epididymidis. The coiling was much more distinct in caput and cauda than in corpus epididymidis. At 130 pcd (30 cm CRL) and upwards efferent ductules were organized in lobules which are then arranged in groups separated from each other by connective tissue septa. A similar organization involved the highly convoluted epididymal duct, particularly in the head and tail regions. In addition to the macroscopical modifications in the morphology of extratesticular excurrent duct system, histological differentiation involved both the tubular epithelium and the peritubular mesenchymal cells. The epithelium of efferent ductules was differentiated into ciliated and nonciliated columnar epithelium. The simple epithelium of the epididymal duct increased in height and developed stereocilia on its apical surface. Distribution of WGA-, PNA- and GSA-I-binding sites on luminal surface of the epithelium of efferent ductules, but not of epididymal duct may indicate earlier differentiation of the former. WGA-binding to the peritubular and interstitial mesenchymal cells, but not to the epididymal epithelium indicated that the mesenchymal structures differentiate before epithelial ones.

S-100, FGF-1, FGF-2, ACE, laminin and GT were immunolocalized in the epithelium both of efferent ductules and epididymal duct as early as at 75 pcd (10 cm CRL). Also ?-SMA was immunolocalized in the peritubular mesenchymal cells at 75 pcd (efferent ductules) and at 95 pcd (epididymal duct, CRL 18 cm).

The epithelium of the adult bovine efferent ductules is simple columnar including ciliated and nonciliated cells as well as some scattered intraepithelial leucocytes. On the basis of their cytological characteristics, nonciliated cells could be categorized into three sub-types.

The epididymal duct of the adult bull is lined with pseudostratified columnar epithelium.

It consists mainly of tall, slender, stereocilia-bearing columnar cells and small basal cells.

On the basis of several morphometric parameters like epithelial height, luminal diameter and width of peritubular muscle coat the epididymal duct could be subdivided into six segments. Ultrastructural studies revealed a well developed Golgi apparatus, numerous profiles of sparsely granulated endoplasmic reticulum and mitochondria as well as rER in the cytoplasm of principal cells particularly in those of the first three segments. Apical surfaces of principal cells particularly those of the proximal segments were equipped with long stereocilia and their apical cell membrane and cytoplasm displayed a well developed endocytotic apparatus. The narrow basal extensions of principal cells were crowded with numerous pleomorphic mitochondria, lysosomes, heteromorphic electron dense granules and residual bodies. Basal cells were insinuated between the narrow basal extensions of principal cells and the basal lamina. They possessed kidney-shaped, mostly deeply-invaginated nuclei and were characterized by a paucity of organelles. Apical mitochondria-rich cells were frequently found in segments II and III and rarely in segments IV and V. Their hyaloplasm was lighter than that of the neighbouring principal cells and their apical s

Die Immunisierung von Hühnern mit attenuierten Salmonella-Lebendimpfstoffen wird weit verbreitet eingesetzt, um die Kontamination von Geflügelprodukten mit Salmonella enterica Serovaren zu kontrollieren. In der hier vorgelegten Studie wurde die Immunreaktion auf die Impfung mit einem Salmonella typhimirium Lebendimpfstoff untersucht. Die Impfung wurde einen Tag nach dem Schlupf und im Alter von 6 Wochen durch Kropfinstillation verabreicht. Mit Hilfe der Durchflusszytometrie wurde die Reaktion der Lymphozyten auf die Impfung in Einzelzellsuspensionen aus Milz und Caecaltonsillen quantifizieren. Eine Woche nach der ersten Immunisierung wurde ein signifikanter Anstieg der Frequenz von γ/δ T−Zellen bei den geimpften Vögeln im Gegensatz zu den nicht geimpften Tieren beobachtet. Dieser Anstieg ging mit einer Steigerung der CD8+ Lymphozyten-Population und einer kompensatorischen Abnahme der α/β T-Zell-Frequenz einher. Auch eine Woche später war die Anzahl der γ/δ T-Zellen bei den immunisierten Tieren im Vergleich zu den Kontrolltieren erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wurde ebenso ein leichter Anstieg der B-Zell-Frequenz beobachtet. Die Vögel, welche am ersten Tag nach dem Schlupf und mit 6 Wochen geimpft worden waren, zeigten eine Woche nach der zweiten Immunisierung im Vergleich zu den nicht geimpften Tieren keine signifikanten Unterschiede in der Frequenz der Lymphozyten in Milz und Caecaltonsillen. Eine Woche später wurde dagegen eine vermehrte Anzahl an α/β T-Zellen in der Milz und ein deutlicher Anstieg der IgA+ B-Zellen in den Caecaltonsillen nachgewiesen. Die selbe Reaktion wurde beobachtet, wenn Vögel, welche zweimal geimpft worden waren, mit Hühnern verglichen wurden, die nur eine Immunisierung mit 6 Wochen erhalten hatten. Diese Studien zeigen deutlich, dass die Impfung eine frühzeitige unspezifische Immunreaktion in der Milz der Küken induzierte, während die Reimmunisierung mit 6 Wochen zu einer Aktivierung der klassischen α/β T-Zellen führt. T-Zell Proliferations-Assays zeigten eine Woche nach der Impfung von frisch geschlüpften Küken keine signifikanten Unterschiede in der proliferativen Aktivität von Zellen, die durch Quervernetzung der T-Zellenrezeptors aktiviert worden waren. Eine Woche später zeigte sich dagegen eine signifikant erhöhte Proliferation der α/β T−Zellen aus der Milz der immunisierte Tiere. Eine solche Reaktion konnte nicht in den Milzen 6 Wochen alter Vögel gezeigt werden, welche zwei Impfungen erhalten hatten. Deren polyklonale T-Zellreaktion wich nicht signifikant von der der Vögel ab, die nur eine Impfung erhalten. Um zu prüfen, ob die beobachtete Erhöhung der IgA+ B-Zellfrequenzen in den Caecaltonsillen immunisierter Tiere mit einer deutlichen IgA-Antikörperproduktion einhergeht, wurden Seren von geimpften Vögeln (im Alter von einem Tag und 6 Wochen) und ungeimpften Tieren verglichen. Jeweils eine, zwei und drei Wochen nach der Reimmunisierung wurde ein signifikanter Anstieg von S. typhimurium LPS spezifischen IgA-Titern (p < 0,05) nachweisbar und parallel dazu eine klare Zunahme von IgA-Titern in der Galle deutlich. Die selbe Beobachtung wurde gemacht, wenn Gruppen von Tieren verglichen wurden, die zwei Immunisierungen an Tag 1 und mit 6 Wochen oder nur eine Immunisierung mit 6 Wochen erhalten hatten. Aus diesen Untersuchungen kann gefolgert werden, dass die Immunisierung mit einem Salmonella typhimurium Lebendimpfstoff zur Induktion einer immunologischen Gedächtnisreaktion und zur Aktivierung des sekretorischen IgA-Systems führt.

Ultrasound evaluation of the urinary bladder, kidneys and adrenal glands including Doppler ultrasonography of the blood vessels, still remains difficult for many veterinarians. Particularly the physician with little experience has problems with the visualisation of these organs and also with the interpretation of the different ultrasound images. The objective was to develop a multimedia program that presents the sonographic basics of the urinary bladder, the kidneys and adrenal glands in a clear and detailed way as well. Small, medium and large healthy dogs and cats were used for obtaining the ultrasound stills, videos, and also for the scanning procedure. The ultrasound images and films were produced with different ultrasound systems with linear- and konvex scanner (transmitting frequency between 5 and 12 MHZ). The source code was made with HTML, which is equipped with javascript applets, JPEG stills and MPEG1 films. The program includes the organ topography, the transducer positioning and the two dimensional B-Mode of the urinary bladder, kidneys and adrenal glands. The demonstration of the Doppler sonography of the extra- and intrarenal vessels is intended as an advanced training for already experienced physicians. The structure of the program is designed with regard to didactic and ergonomic aspects. The high resolution of all typical ultrasound images and films could be seen with or without a legend, in a small or large format and could be printed. Video clips about the visualisation of the organs, photos with anatomic preparations, and colourful diagrams explain the production and the interpretation of ultrasound images. The user can navigate through the program in different ways. It is recommended that physicians with little experience go through the program page by page. A clearly arranged menu, a comprehensive index and linked text passages or pictures makes it possible to move easily through the program. All pages are marked to help you keep track. The scanned images of either the dog or cat can be viewed separately in comparison. This program offers physicians with little experience as well as advanced investigators the possibility of learning the basics of ultrasound including the Doppler sonography of the urinary bladder, kidneys and adrenal glands in a comprehensive way.

In der vorliegenden Arbeit wurde die pränatale Entwicklung und Morphologie des bovinen Nabelstrangs untersucht. Hierfür wurde die Nabelschnur von Feten ab dem 2.

Graviditätsmonat (SSL 2,5 cm) bis zum geburtsreifen Kalb im 9. Monat (SSL 89 cm) verwendet. Neben lichtmikroskopischen (routinehistologischen, immun- und

glykohistochemischen) Färbungen wurden elektronenmikroskopische Techniken angewendet.

Dabei besitzt die Nabelschnur des Rindes zu jedem Gestationszeitpunkt zwei Nabelvenen, zwei Nabelarterien und einen Urachus, die allesamt in der Wharton Sulze (WS) eingebettet sind. Bis zu einer SSL von 26 cm können in der Nabelschnur des Rindes das extraembryonale Nabelzölom und die Reste des Dottersackganges beobachtet werden. Die Nabelschnur wird außen ausschließlich vom Amnionepithel umgeben.

Das Amnionepithel besteht aus ein- und mehrschichtigen Bereichen. Bei den mehrschichtigen

Arealen handelt es sich meist um lokal begrenzte, glykogenreiche Amnionepithelwarzen

(Plaques), die der Oberfläche einen zottenartigen Charakter verleihen. Ihre Anzahl steigt im

Laufe der Entwicklung an. Ab einer SSL von 42 cm (6. Monat) scheinen die nun dicht

stehenden Warzen zu fusionieren, so dass nun auch über größere Strecken mehrschichtige

Amnionepithelbereiche auftreten. Im 7. Trächtigkeitsmonat (SSL 53 cm) beginnt das

Amnionepithel stellenweise zu verhornen. Zahlreiche desmosomale Zellverbindungen und

Interdigitationen der Plasmamembranen der Amnionepithelzellen sprechen für eine hohe

mechanische Festigkeit des Amnionepithels. Die zum Teil erheblich erweiterten

Interzellularräume zwischen den Epithelzellen sowie der hohe Mikrovillibesatz der apikalen

Zellschichten deuten auf Sekretions- und Resorptionsprozesse hin.

Im Gegensatz zu anderen Gefäßen besitzt die Nabelvene des Rindes eine gut ausgebildete

Lamina elastica interna, wohingegen sie in der Nabelarterie fehlt. Die Muskelzellen der

Nabelvene sind weit voneinander durch Bindegewebe getrennt, wodurch die Diffusion und

der Transport von Nährstoffen erleichtert werden. Beide Gefäße besitzen Vasa vasorum und

bestehen während der ganzen fetalen Entwicklung aus α-smooth-muscle-Aktin (αSMA)

exprimierenden Muskelzellen. Die bovinen Nabelgefäße sind nicht innerviert. Dies wurde

auch durch das Ergebnis der immunhistologischen Untersuchung des S100 Proteins bestätigt.

Die Ultrastruktur der Endothel- und glatten Gefäßmuskelzellen der Nabelgefäße gibt

Hinweise auf eine hohe Proteinsyntheseleistung sowie auf einen regen Stofftransport dieser

Zellen.

Die bovine WS wird von zahlreichen feinen Blutgefäßen durchzogen. Sie wird im Laufe der

fetalen Entwicklung zell- und grundsubstanzärmer, jedoch faserreicher. Im Gegensatz zu der

makroskopisch einheitlich erscheinenden WS, stellt sie sich bei mikroskopischer Betrachtung

heterogen dar. Dabei lassen sich der Bereich um den Urachus, die schwach ausgebildete

Adventitia sowie unter dem Amnionepithel befindliche WS-Bereiche von der restlichen

zentralen WS abgrenzen. Der Eindruck der Heterogenität entsteht durch den unterschiedlichen

Zellgehalt, durch die Ultrastruktur der Zellen, durch das Verteilungsmuster der

Intermediärfilamente und des αSMA sowie durch das Lektinbindungsmuster und durch die

Reaktionen in der Alcianblau-Färbung. Besonders auffällig ist die Entstehung einer breiten

Schicht αSMA-exprimierender Muskelzellen in der WS subepithelial unter dem

Amnionepithel, wobei ein sphinkterähnlicher Muskelring gebildet wird.

Der Urachus weist zunächst ein einschichtiges Epithel auf, das im Laufe der Entwicklung

jedoch mehrschichtig wird. Ab einer SSL von 26 cm (4. Trächtigkeitsmonat) wird er von

zirkulär angeordneten Muskelzellen umgeben.

Um das Vorkommen und die Verteilung bestimmter Zuckergruppen in der bovinen

Nabelschnur zu bestimmen, wurde das Bindungsmuster verschiedener Lektine untersucht.

Dabei konnte mit Con A, WGA, ECA, GSA I, PNA und VVA eine deutliche, mit SBA, UEA

I und LTA jedoch nur eine schwache Reaktion hervorgerufen werden.

Weiterhin ließ sich

In der vorliegenden Studie ist anhand von weiblichen Fischer-344-Ratten tierexperimentell erforscht worden, welche Applikationsform von Calcitriol (1,25(OH)2D3), die per subkutaner Injektion, die per Schlundsonde oder die oral über das Futter, den stärksten knochenanabolen Effekt erzielt und die stärkste Suppression der PTH-Sekretion zur Folge hat. In einem weiteren Tierexperiment wurde der Frage nachgegangen, in welchem Umfang die PTH-Suppression eine Rolle bei der antiresorptiven Wirkung von Calcitriol spielt, und ob diese antiresorptive Wirkung von Calcitriol als direkter oder indirekter Effekt am Knochen zu verstehen ist.

Im ersten Versuch sind 72 weibliche, sechs Monate alte Fischer-344-Ratten in acht Gruppen eingeteilt und mit Vehikel, 0.05 oder 0.10 µg/kg KG Calcitriol entweder oral über das Futter, oral über Schlundsonde oder über subkutane Injektion zwei Wochen lang behandelt worden. Für den zweiten Versuch wurden sechs Monate alte weibliche Fischer-344-Ratten scheinoperiert (n = 24) oder parathyreoidektomiert (n = 48). Der Erfolg der Parathyreoidektomie ist über die Messung des ionisierten Kalziums im Blut einen Tag post operationem überprüft worden. Einem Teil der parathyreoidektomierten Tiere (n = 24) wurde über osmotische Minipumpen Ratten-PTH (1-34) mit konstanter Rate infundiert, um bei diesen PTX-Tieren eine Normalisierung der Blutkalziumspiegel und PTH-Blutspiegel zu generieren. Alle drei Tiergruppen (SHAM, PTX und PTX+PTH) bekamen oral über das Futter zwei Wochen lang täglich Vehikel, 0.05 oder 0.10 µg/kg KG Calcitriol. Am 5. und 1. Tag vor den Versuchenden erhielten alle Tiere eine Flourochrom-Doppelmarkierung mit Calcein.

Die statische und dynamische histomorphometrische Auswertung der Semidünnschnitte, die von unentkalkt in Methylmetacrylat eingebetteten Knochen gewonnen wurden, erfolgte über halb- und vollautomatische Analyseverfahren. Mit der peripheren quantitativen Computertomographie (pQCT) sind weitere Knochenparameter, darunter die Knochenmineraldichte an Tibia und Lendenwirbelkörper bestimmt worden. Aus dem Serum und dem Urin der Ratten sind knochenrelevante Parameter mit in die Beurteilung der Experimente einbezogen worden.

Die Applikation von Calcitriol über die drei verschiedenen Wege zeigte unterschiedliche Wirkungen auf den Knochenstoffwechsel, so war die Bone Formation Rate (BFR) in der oral über das Futter behandelten Gruppe am stärksten ausgeprägt. Die Calcitriol-Fütterung bewirkte am Lendenwirbelkörper, nicht aber an der proximalen Tibiametaphyse, eine deutlich gesteigerte Zunahme der gesamten Knochenfläche, der Bone Area. Die gesamte Knochenmineraldichte erfuhr, verglichen mit den Kontrolltieren, in allen behandelten Gruppen eine Zunahme. Eine verminderte Knochenresorption bewirkte allerdings nur die orale Gabe von Calcitriol über das Futter.

Die scheinoperierten Ratten im zweiten Tierexperiment haben bezüglich der ausgewerteten Knochenparameter gute Übereinstimmung mit der Fütterungsgruppe aus dem ersten Experiment gezeigt. Der Vergleich der parathyreoidektomierten Tiere ohne PTH-Substitution zu denen mit PTH-Substitution ergab, dass der antiresorptive Effekt von Calcitriol, gemessen Anhand der Deoxypyridinolin-Ausscheidung über die Nieren, unter der Aufrechterhaltung eines konstanten Blut-PTH-Spiegels deutlich erkennbar war. Diese Feststellung weist auf einen direkten antiresorptiven Effekt von Calcitriol am Knochen hin.

Die Ergebnisse der vorliegenden Studie lassen erkennen, dass die Applikationsart einen wichtigen Einfluss auf die durch Calcitriol induzierten Effekte am Knochen bei der Ratte besitzt. Der antiresorptive Effekt von Calcitriol ist nicht allein über die Suppression der PTH-Sekretion vermittelt, sondern auch über einen direkten antiresorptiven Effekt von Calcitriol am Knochen.

In der vorliegenden Studie wurden Verhalten, Leistung und die Gesundheit von einer weißen (Lohmann Selected Leghorn, LSL) und zwei braunen (Lohmann Brown, LB; Lohmann Tradition, LT) Legelinien im Zeitraum von 12 Legemonaten, Juli 2002 bis Juni 2003, untersucht. Die Legehennen wurden unter identischen Managementbedingungen in vier Volierenabteilen mit je drei gleichen, 18 Tiere/m² der Gruppe LB, LT und LSL (pro Abteil 117 Hennen), und einer halben Besatzdichte, 9 Tiere/m² der Gruppe LSL (58 Hennen), eingestallt.

Untersucht wurden die Parameter Eizahl, Legeleistung, Eigewichte, Eimasse. Zudem die Anzahl verlegter Eier, Schmutz, Bruch- und Knickeier. Als physiologische Parameter wurden Immunglobuline, Hämatokrit, Hämoglobin, Calcium/Phosphorwerte erfasst.Ebenso wurden Untersuchungen zum Verhalten durchgeführt, wie z.B. Aggressions-, Komfort-und Ruheverhalten sowie die Nestbelegung.

Differenziert man die untersuchten Parameter, ergibt sich eine Bevorzugung der Hennenlinie LB in den Bereichen Leistung und Gesundheit vor den Linien LT und LSL. Die LB-Hennen zeigen hier die besten Ergebnisse.

Nimmt man die Bewertung der Verhaltensparameter hinzu, so dürfte die LT-Linie eine gute Kompromisslösung für eine Volierenhaltung darstellen. Sie zeichnet sich durch eine gute Legeleistung, eine gute Eischalenqualität, ein ruhiges Temperament und eine geringe aggressive Verhaltensweise gegenüber Artgenossen aus.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu überprüfen, ob sich bei Hengsten durch die medikamentelle Beeinflussung des Stickstoffmonoxid-Systems die testikuläre Durchblutung und die Spermaqualität verbessern lassen. Außerdem sollte untersucht werden, ob sich hCG auf die Durchblutung des Hodens auswirkt und inwieweit dies mit den Änderungen der Sexualsteroidkonzentrationen im Blutplasma in Zusammenhang steht. Hierbei wurde zwischen fertilen und subfertilen Hengsten differenziert.

Die Untersuchungen wurden an insgesamt 30 Warmbluthengsten durchgeführt. Im ersten Versuchsteil wurde jeweils 6 Hengsten das Ergänzungsfuttermittel FertilAid-for-Stallions™ (Fa. Total Health Enhancement Inc., USA) bzw. der Stickstoffmonoxid-Donor Molsidomin (Molsidomin retard-ratiopharm® 8) über einen Zeitraum von 8 Wochen zweimal täglich oral verabreicht. Dabei bekamen die mit FertilAid-for-Stallions™ behandelten Hengste in den ersten beiden Wochen die doppelte Dosis (71g) und danach die einfache verabreicht. Sechs unbehandelte Hengste dienten als Kontrollgruppe. Molsidomin wurde in einer Dosierung von zweimal täglich 8 g appliziert. Vor und während der Behandlung wurde bei allen 18 Hengsten der Blutfluss der A. testicularis mit Hilfe der Dopplersonographie und die Spermaqualität mittels konventioneller Methoden und verschiedenen durchflusszytometrischen Assays ermittelt.

In der zweiten Versuchsreihe bekamen acht Hengste, von denen 4 als fertil und 4 als subfertil klassifiziert wurden, 5000 IE hCG intravenös verabreicht (Ovogest®5000, Fa. Intervet). Der testikuläre Blutfluss wurde zum Zeitpunkt 0 (= kurz vor hCG-Applikation) und 1, 3, 6, 12, 24, 72, 120 und 168 Stunden danach gemessen. Kurz vor jeder Untersuchung wurde den Hengsten eine Blutprobe aus der V. jugularis entnommen und später die Testosteron- und Östrogenkonzentrationen mit Hilfe eines EIA bestimmt. Den 4 Hengsten der Kontrollgruppe wurde nur das Lösungsmittel als Placebo intravenös appliziert.

Die Durchblutung der A. testicularis wurde anhand des Blutflussvolumens (BFV) und des Pulsatility Index (PI) quantifiziert. Die Beurteilung der Spermaqualität erfolgte anhand des Ejakulatvolumens, der Spermiengesamtzahl, der Spermienmotilität, dem Anteil vitaler und akrosomgeschädigter bzw. –reagierter Spermien im SYTO®17/FITC-PNA/PI-Assay und der Integrität der Chromatinstruktur im Spermachromatinstruktur-Assay (SCSA™).

Beim Vergleich der Blutflussparameter aller 30 Hengste vor Beginn der Behandlungen konnten hohe positive Korrelationen zwischen den Widerstandsindices RI und PI festgestellt werden (r = 0,91; p < 0,0001), wohingegen keine Zusammenhänge zwischen den beiden Widerstandsparametern und dem Blutflussvolumen bestanden (p > 0,05). Zwischen den Blutflussparametern und den verschiedenen Spermaparametern konnte vor der Behandlung nur eine Korrelation zwischen Blutflussvolumen und Spermiengesamtzahl (r = 0,65; p < 0,05) festgestellt werden.

Während sich der testikuläre Blutfluss der Hengste der Kontroll- und Molsidomin-Gruppe im Untersuchungszeitraum nicht änderte, nahm das Blutflussvolumen der mit FertilAid-for-Stallions™ gefütterten Hengste kurzzeitig ab, während PI kontinuierlich abfiel (p < 0,05). Bei der Kontroll- und Molsidomin-Gruppe stieg der Anteil DNA geschädigter Spermien im Untersuchungszeitraum an, während bei der FertilAid-Gruppe ähnlich wie beim Blutflussvolumen ein kurzzeitiger Abfall und Wideranstieg auf das Ausgangsniveau zu verzeichnen war.

Nach der Applikation von hCG stiegen die Testosteron- und Östrogenspiegel an. Die Testosteronwerte zeigten einen biphasischen Verlauf mit zwei Maxima, während die Östrogenwerte ihre maximalen Werte 6, 12 und 24 Stunden post applicationem hatten. Die Verabreichung von hCG bewirkte bei den Hengsten wellenförmige Veränderungen der Blutflussparameter, wobei BFV und PI gegensätzlich zueinander verliefen. Beim Vergleich der relativen Schwankungen der Blutflussparameter und der Sexualsteroidhormone fiel auf, dass die Schwankungen des Blutflus

Long-term effects of Dexmedetomidin on the expression of apoptosis-regulating proteins after incomplete cerebral ischemia in rats

This study investigates the effect of the α2-adrenozeptor agonist Dexmedetomidine on the expression of the apoptosis-regulating proteins Bax, p53, Bcl-2 and Mdm-2 following incomplete cerebral ischemia in rats within a period of 28 days from the insult. 72 fasted male Sprague-Dawley rats (400 g) were randomly assigned to one of the following groups:

Group 1: (n = 32, controls): fentanyl and N2O/O2 (FiO2 = 0.33)

Group 2: (n = 32, dexmedetomidine) : fentanyl and N2O/O2 (FiO2 = 0.33), administration of dexmedetomidine intraperitoneal 30 min before ischemia,

the animals of these groups were randomly assigned in groups (n = 8) with a postischemic observation period of 1, 3, 7 or 28 days.

Group 3: (n = 8, naive): without treatment, show reference value

The apoptosis-regulating proteins Bax, p53, Bcl-2 and Mdm-2 in the hippocampal regions were analysed qualitatively and quantitatively by using the Immunfluorescence-technique and the Western-Blot-technique. The concentration of the pro-apoptotic protein Bax is decreased in the hippocampus for at least 28 days after cerebral ischemia. The anti-apototic Bcl-2 protein was increased during the first three days after cerebral ischemia in group 2 compared to group 1. The Mdm-2 protein of group 2 was significantly increased during the whole period of investigation in the Western-Blot-analysis.

Herzchirurgische Operationen bei Kindern und Erwachsenen, die einen tief hypothermen Kreislaufstillstand (DHCA) erfordern, können zu zentralnervösen Defiziten führen. Ziel der vorliegenden Studie ist es, mit einem neuen kliniknahen DHCA-Modell bei der Ratte diesen Phänomenen experimentell standardisiert näher kommen zu können.

34 männliche Sprague-Dawley Ratten (ca. 350 g KGW) wurden mit Isofluran anästhesiert, intubiert und mit 2,0 – 2,5 Vol% Isofluran in 45 % O2 beatmet. Die rechte A. epigastrica superficialis, V. jugularis externa sowie A. sacralis mediana kanülierte man zur arteriellen Blutdruckmessung, Blutentnahme, Medikamentenapplikation und Anschluss an die Extrakorporale Zirkulation (EKZ). In der Abkühlungsphase wurden die Tiere innerhalb von 30 min mit Hilfe von Kühlmatten und dem Wärmetauscher der EKZ auf eine rektale Temperatur von 15 – 18 °C gekühlt und dabei die Flussrate der Herz-Lungen-Maschine (HLM) von 160 – 180 ml/min/kg um die Hälfte reduziert. In dieser Phase anästhesierte man die Tiere mit 1,0 - 1,5 Vol% Isofluran (45 % O2 / 55 % Druckluft), repetitiv Fentanyl (5 µg Boli) und 1,6 mg / h Cisatracurium. Die Tiere wurden randomisiert in sechs Gruppen mit unterschiedlichen DHCA-Zeiten eingeteilt. Während man die Gruppe mit 0 min DHCA-Zeit (n=6) sofort wieder ohne Kreislaufstillstand erwärmte, stellte man bei den anderen Gruppen die Rollerpumpe ab, drainierte das Blut aus dem rechten Vorhof in das venöse Reservoir und hielt den Kreislauf-stillstand (Asystolie und kein MAP) für 45, 60, 75, 90 (je n=6) und 105 (n=4) min aufrecht. Dann wurden die Tiere in 40 min auf rektale Temperaturen von 35,5 °C wiedererwärmt und die Flussrate der HLM bis auf Ausgangswerte gesteigert. Die Anästhesie erfolgte entsprechend der Abkühlungsphase. Nach Abgehen von der HLM wurden die Tiere 1 h nachbeatmet. In dieser Zeit verabreichte man ihnen Blut (aus der EKZ) retransfundiert und nach Bedarf Bikarbonat, Calcium und Glucose. Postoperativ wurde täglich die neurologische (sensorisch-motorische Tests) und die kognitive Funktion (mHB-Test) untersucht und die Tiere abschließend am postoperativen Tag 14 getötet.

Eine 50 %ige Wahrscheinlichkeit des Überlebens wurde für eine DHCA-Zeit von 83 min (71 bis 99 min) bestimmt. Die motorische Funktion erreichte wie die neurokognitive Leistungsfähigkeit zum Ende der Versuchsperiode wieder stabile Werte, war aber nach klinisch relevanten DHCA-Zeiten bis 60 min noch beeinträchtigt. Zu diesem Zeitpunkt korrelierte die gesamte funktionelle Leistungsfähigkeit nicht mit den histopathologischen Ergebnissen.

Mit dieser Studie gelang erstmalig die Beschreibung eines kliniknahen DHCA Modells bei der Ratte, das mit einem langfristigen Überleben der Tiere vereinbar ist. Die Etablierung dieses neuen Modells ist ein wichtiger Fortschritt, um die Pathomechansimen, die zentralnervösen Defiziten zugrunde liegen, näher zu untersuchen. Außerdem kann dieses Modell dazu genutzt werden, potentielle neuroprotektive Medikamente oder Strategien präklinisch zu überprüfen.