Podcasts about versuchsgruppen

Die neue Corona-Impfung auf Basis von Virus-RNA ist ein großer Erfolg. In nur einem Jahr entwickelt, ist sie die bisher erste RNA-Impfung, die beim Menschen zugelassen wurde. Neben Hoffnung bringt die Impfung jedoch bei manchen auch Bedenken mit sich: Kann in einer so kurzen Zeit überhaupt ein sicherer Impfstoff hergestellt werden? Die Antwort ist: Es kann. Molekularbiologe Martin Moder, der seinen PhD am Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) absolviert hat, beleuchtet in der aktuellen Folge die Hintergründe von RNA-Impfungen, an denen schon seit über 25 Jahren geforscht wird. Er erklärt, warum die Größe von Versuchsgruppen beim Aufspüren von sogenannten Langzeitfolgen relevant ist, was in Phase vier nach der Zulassung einer Impfung passiert und was es mit der Sorge, die Virus-RNA aus der Corona-Impfung könnte sich in die eigene DNA einbauen, auf sich hat. Am Ende wirft er noch einen Blick auf die in Großbritannien aufgetretene SARS-CoV-2-Mutation und was man dazu zum jetzigen Zeitpunkt sagen kann. ---------- Podcast der Österreichischen Akademie der Wissenschaften Gestaltung und Moderation: Julia Grillmayr Sound: Axel Hirn Bild: Shutterstock

Problemstellung: Aufgrund der hohen Umwandlung von CAD/CAM-Hochleistungskunststoffen während der Polymerisation gestaltet sich die Befestigung der Restauration am Zahn äußerst schwierig. Der Restmonomergehalt ist zu gering, um mit den Monomeren des Befestigungskunststoffes eine ausreichende Bindung einzugehen. Untersuchungsziel: In dieser Studie wurde untersucht, ob gezielte Konditionierungsmethoden zu einer Verbesserung des Haftverbundes zwischen CAD/CAM-Hochleistungskunststoffen und Befestigungskunststoffen führen können. Zur Bewertung der Haftqualität wurden nach Trennung des Verbunds eine Bruchbildanalyse durchgeführt und die Fehlertypen bestimmt. Material und Methode: Es wurden zwei verschiedene CAD/CAM-Kunststoffe (auf PMMA- und Komposit-Basis) untersucht (N = 600, n = 15 pro Versuchsgruppe). Die 300 Prüfkörper pro CAD/CAM-Kunststoff wurden in 20 Versuchsgruppen zu je 15 Versuchskörpern aufgeteilt. Vor dem Kleben wurden die Prüfkörper mit Aluminiumoxidpulver korundgestrahlt und anschließend konditioniert. Folgende Adhäsive wurden dafür verwendet: Monobond Plus/ Heliobond (MH), visio.link (VL), Ambarino P60 (AM), VP connect (VP), keine Konditionierung der Kontrollgruppen (KG). Befestigt wurde mit konventionellem (Variolink II) oder selbstadhäsivem Befestigungskunststoff (Clearfil SA Cement). Nach ihrer Fertigstellung wurden die angefertigten Versuchskörper für 24 Stunden in 37 °C warmem Wasser gelagert. Danach wurde die Hälfte der Prüfkörper zusätzlich einer thermischen Wechselbelastung mit 5000 Zyklen (5 °C und 55 °C) unterzogen. Anschließend wurde mit einer Universalprüfmaschine die Zugverbundfestigkeit gemessen und eine Bruchbildanalyse durchgeführt. Ergebnisse: Die Daten wurden mit Four- und One-way-ANOVA mit anschließendem Scheffé-post-hoc-Test, mit ungepaartem Zweistichproben-T-Test und Chi²-Test analysiert. P-Werte kleiner als 0,05 wurden als statistisch signifikant in allen verwendeten Tests angesehen. Kein oder nur ein geringer Verbund konnte bei beiden CAD/CAM-Kunststoffen für die unbehandelten Kontroll- und AM-Gruppen unabhängig vom verwendeten Befestigungskunststoff beobachtet werden. Dagegen führte die Konditionierung mit MH, VL und VP zu einer signifikanten Zunahme der Zugverbundfestigkeit. Grundsätzlich erwies sich der Haftverbund zu dem experimentellen CAD/CAM-Nanohybridkomposit als signifikant höher als der zu PMMA-basiertem artBloc Temp. Variolink II konnte jedoch in Verbindung mit artBloc Temp einen stärkeren Verbund erzielen. Bei Analyse der Fehlertypen zeigte sich, dass die Konditionierungen mit MH und VL überwiegend Kohäsionsbrüche mit Bruch im Befestigungskunststoff ergaben. Alle anderen Gruppen zeigten Klebeversagen. Die zusätzlich durchgeführte künstliche Alterung durch thermische Wechselbelastung wirkte sich nicht auf die Zugverbundfestigkeit aus. Im direkten Vergleich zeigte der Komposit-basierte CAD/CAM-Kunststoff eine höhere Verbundfestigkeit zu den untersuchten Befestigungskunststoffen als der PMMA-basierte CAD/CAMKunststoff. Schlussfolgerung: Die zu testende Hypothese dieser Studie wurde bestätigt. Durch gezielt ausgewählte Konditionierungsmethoden lässt sich die Verbundfestigkeit zwischen CAD/CAM-Hochleistungskunststoffen und Befestigungskunststoffen deutlich erhöhen.

Die Herztransplantation stellt, trotz der großen Fortschritte in der Therapie terminaler Herzerkrankungen, häufig noch immer die letzte Therapieoption dieser Erkrankungen dar. Aufgrund des enormen Spendermangels sind geeignete Organe allerdings sehr knapp. Die xenogene Herztransplantation, im Speziellen die Transplantation von Schweineherzen an den Menschen, könnte dieses Problem lösen. Allerdings ist die Xenotransplantation noch weit von der klinischen Implementierung entfernt. Das Hauptproblem dabei stellt die Beherrschung der xenogenen Abstoßungsreaktion dar. Zwar kann die hyperakute Abstoßungsreaktion durch gentechnisch veränderte Spenderschweine inzwischen relativ gut beherrscht werden, bei der akut vaskulären (humoralen) Abstoßung hingegen ist dies noch nicht der Fall. Die pathophysiologischen Vorgänge während der xenogenen Abstoßungsreaktion sind noch nicht vollständig verstanden. Vorliegende Daten deuten aber auf eine ausgeprägte Koagulopathie mit einer Störung der Mikrozirkulation und Thrombosen im Rahmen der hyperakuten und akut humoralen Abstoßungsreaktion hin. Es ist unabdingbar notwendig die Mechanismen der xenogenen Abstoßungsreaktion genau zu kennen, damit man gezielt eingreifen kann. Um die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Abstoßungsreaktion besser zu verstehen, war das Ziel dieser Arbeit ein neues Kleintiermodell zu etablieren, anhand dessen die Mikrozirkulation in vivo mittels Intravitalmikroskopie direkt am schlagenden Herzen sowohl quantitativ als auch qualitativ untersucht werden kann. Um dies zu erreichen wurden Herzen von Syrischen Goldhamstern heterotop an die Halsgefäße von Lewis-Ratten transplantiert. In drei Versuchsgruppen wurde nun die xenogene Abstoßungsreaktion untersucht. In Gruppe 1 wurde mittels Intravitalmikroskopie die subepikardiale Mikrozirkulation nach Reperfusion über dem rechten Ventrikel des Hamsterherzens untersucht. Die Ratten in Versuchsgruppe 2 wurden sieben Tage vor der xenogenen Herztransplantation mit Hamsterblut sensibilisiert, um die Bildung von xenoreaktiven Antikörpern zu induzieren und so eine hyperakute Abstoßung zu provozieren. Bei den Tieren aus Versuchsgruppe 3 wurde ohne vorherige Sensibilisierung nach der Transplantation das Operationsgebiet wieder verschlossen, um die Dynamik und Kinetik bis zur vollständigen Transplantatabstoßung zu untersuchen. In allen Versuchsgruppen wurden außerdem histologischen Analysen sowie Analysen des Blutbildes, Gerinnungsstatus und der Myokardmarker durchgeführt. Die in dieser Arbeit vorliegenden Daten zeigen, dass die Herzen der ersten und dritten Versuchsgruppe akut vaskulär (humoral) abgestoßen werden, bei einer durchschnittlichen Zeit bis zur vollständigen Abstoßung von 3,2 ± 0,2 Tagen. Die Hamsterherzen aus der zweiten Versuchsgruppe wurden hingegen nach vorheriger Sensibilisierung hyperakut in 14,8 ± 2,8 Sekunden vollständig abgestoßen. Die Analyse der Mikrozirkulation mittels Intraviralmikroskopie zeigte einen Anstieg des Blutflusses in den Spenderherzen, welcher als reaktive Hyperämie nach Reperfusion zu deuten ist. Des Weiteren ist eine sehr hohe endotheliale Leakage auffällig, die für eine bereits sehr frühe Endothelaktivierung im Rahmen der akut humoralen Abstoßung spricht. Bezüglich der Zell-Endothel-Interaktion könnte weder bei den Leukozyten noch bei den Thrombozyten eine signifikante Veränderung zwischen 30 und 90 Minuten nach Reperfusion gefunden werden. Gleichwohl wurden aber ein Anstieg der Interaktion der Leukozyten mit dem Gefäßendothel sowie einen Abfall der Thrombozyten-Endothel-Interaktion gefunden, welche ebenfalls für eine Endothelzellaktivierung im Rahmen der ablaufenden akuten Abstoßungsreaktion sprechen. Auch die Blutwerte bestätigten die Annahmen über die ablaufende Abstoßungsreaktion. So waren in allen Gruppen die sog. Myokardmarker deutliche erhöht, was für einen myokardialen Schaden sowohl durch das operative Trauma, als auch durch die Abstoßungsreaktion spricht. Des Weiteren wurde in Versuchsgruppe 2, also der Gruppe die das Hamsterherz nach ca. 3 Tagen akut vaskulär (humoral) abgestoßen hat, ein deutlicher Anstieg des Leukozytenwertes sowie eine Verlängerung des Quick-Wertes gefunden, was unter anderem für eine starke Stimulation des Immunsystems und eine Koagulopathie im Rahmen der akut xenogenen Transplantatabstoßung spricht. Ebenso deckten sich die Histologien der drei Versuchsgruppen mit diesen Annahmen und den Ergebnissen anderer Forschungsgruppen zu diesem Thema. Die Herzen, die die akut vaskuläre (humorale) Abstoßungsreaktion unterliefen, zeigten bereits 90 Minuten nach Reperfusion (Versuchsgruppe 1) erste Anzeichen der Transplantatabstoßung, wie beginnende Nekrosen und Einblutungen. Nach vollständiger Transplantatabstoßung (Versuchsgruppe 3) waren hingegen flächenhafte Nekrosen sowie Hämorrhagien und perivaskulär Infiltrate mononuklearer Zellen vorhanden. Die hyperakut abgestoßenen Hamsterherzen (Versuchsgruppe 2) zeigten im Vergleich zu den akut abgestoßenen Herzen ein ähnliches, wenn auch weniger ausgeprägtes Bild der Transplantatzerstörung mit Nekrosen, Hämorrhagien und Infiltraten mononuklearer Zellen. Thrombotische Gefäßverschlüsse konnten sowohl bei den hyperakut als auch bei den akut vaskulär (humoral) abgestoßenen Herzen vereinzelt gefunden werden. Zusammenfassend konnte erstmals die mikrovaskulären Mechanismen und die Koagulopathie während der akut vaskulären (humoralen) Abstoßungsreaktion sowohl qualitativ als auch quantitativ ausgewertet werden. Hierbei deckten sich die Ergebnisse dieser Arbeit mit den Daten anderer Forschungsgruppen weitestgehend. Somit wurde dieses Kleintiermodell erfolgreich etabliert. Insbesondere eignet sich dieses Modell zur Erforschung verschiedenster Strategien zur Verhinderung der xenogenen Abstoßungsreaktion und deren mikrovaskulären Einflüsse.

Ziel der vorliegenden Studie ist es, den Einfluss von 17β-Östradiol und/oder Progesteron auf die neurologische Funktion in vivo sowie auf die neuronale Morphologie und auf molekulare Aspekte der zerebralen Inflammation und Exzitotoxizität in vitro im Zeitraum von 4 Tagen nach herzchirurgisch typischer extrakorporaler Zirkulation (EKZ) mit 45 min tief hypothermem Kreislaufstillstand („deep hypothermic circulatory arrest“, DHCA) in einem Versuchsmodell an der Ratte zu untersuchen. 100 weibliche Sprague-Dawley-Ratten wurden in 5 Versuchsgruppen (n = 20) randomisiert: Eine Gruppe wurde scheinkastriert (Gruppe „Intakt“); die 4 weiteren Gruppen wurden kastriert und je nach Gruppenzugehörigkeit mit einem subkutanen Hormonimplantat versehen: Plazebo (Gruppe „Plazebo“), 17β-Östradiol (Gruppe „Östrogen“), Progesteron (Gruppe „Progesteron“) sowie 17β-Östradiol- und Progesteron (Gruppe „Progesteron + Östrogen“, „P+Ö“). 4 Wochen nach Kastration/Scheinkastration und gegebenenfalls nach Hormon-/Plazebo-Supplementierung wurden die Tiere mit Isofluran (2,0 – 2,5 Vol% in 40 % O2) anästhesiert, intubiert, katheterisiert, mithilfe der EKZ über 30 min auf 16 °C rektale Körpertemperatur abgekühlt und der DHCA wurde für einen Zeitraum von 45 min durchgeführt. Anschließend wurden die Tiere mittels EKZ über 40 min auf 35,5 °C rektale Körpertemperatur wiedererwärmt, die EKZ beendet, die Tiere 1 Stunde nachbeatmet und eine Telemetrie-Transmittersonde intraperitoneal eingesetzt, bevor die Anästhesie beendet, und die Tiere bei Einsetzen der Spontanatmung extubiert wurden. Die postoperative telemetrische Überwachung umfasste Körpertemperatur und Herzfrequenz, letztere gekoppelt mit einem Alarmsystem, um Tiere bei Bedarf (Herzfrequenz < 150 Schläge/min) rechtzeitig euthanasieren zu können. Alle Tiere wurden am präoperativen Tag 1 (Tag –1) neurologisch untersucht sowie an den postoperativen Tagen 1, 2, 3 und 4, sofern sie überlebt haben. Am postoperativen Tag 4 wurden die Tiere in tiefer Isoflurannarkose zur Blut- und Serum-Gewinnung entblutet sowie deren Gehirne entnommen und tiefgefroren (–80 °C). In Hämatoxylin-Eosin (HE-) gefärbten Gehirnschnitten wurde die Anzahl intakter und geschädigter Neurone lichtmikroskopisch in den Bereichen Striatum (Bregma –0,3 mm), Kortex und Hippokampus (Bregma –3,3 mm) ermittelt. Die TNFα-Konzentration im Serum der Tiere wurde mittels Enzyme-linked Immunosorbent Assay bestimmt. Die zerebrale Expression von Östrogenrezeptor α (ERα), von Östrogenrezeptor β (ERβ), von „Excitatory Amino Acid Transporter 1“ (EAAT1), von „Glutamat Transporter 1b“ (GLT-1b), von „CXC-Motiv-Chemokinrezeptor 2“, (CXCR2), von Interleukin-8 (IL-8) und von induzierbarer Stickoxid Synthase (iNOS) erfolgte mit dem Western-Blot-Verfahren. Die durchgeführten Auswertungen erfolgten für eine nach spezifischen Kriterien getroffene Auswahl von jeweils 5 überlebenden Tieren und 5 euthanasierten Tieren pro Versuchsgruppe. Die statistische Datenanalyse wurde mithilfe allgemeiner linearer Modelle mit post-hoc einfaktorieller Varianzanalyse und Bonferroni-t-Tests bzw. Kruskal-Wallis und post-hoc Mann-Whitney U (p < 0,05) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen keine Versuchsgruppen-spezifischen Unterschiede bei den intra- und postoperativen physiologischen Parametern. Die Serumkonzentrationen von TNFα, die Gehirnmorphologie und die neurologische Funktion zeigten sich vom Versuchsansatz unbeeinflusst. Beim Nachweis der Expression von Rezeptor-, Transporter- und Entzündungsproteinen im Gehirngewebe mittels Western-Blot-Verfahren zeigten sich bei einigen Proteinen Versuchsgruppen-spezifische Unterschiede: Die vorzeitig euthanasierten Tiere der Gruppe „Plazebo“ zeigten eine niedrigere Expression von ERβ als die überlebenden Tiere dieser Gruppe und als die ebenfalls vorzeitig euthanasierten Gruppen „Östrogen“ und „P+Ö“. Des Weiteren exprimierten die überlebenden Tiere der Gruppe „P+Ö“ signifikant mehr EAAT1 im Gehirn als die vorzeitig euthanasierten Tiere dieser Gruppe und auch als die überlebenden Tiere der „Plazebo“-Gruppe. Zusätzlich zeigte sich, dass physiologische hormonelle Schwankungen im Rahmen des Zyklusgeschehens bei der gemeinsamen Wirkung von 17β-Östradiol und Progesteron (Gruppe „Intakt“) im Rahmen der postoperativen zerebralen Inflammation sowohl vorteilhaft (reduzierte iNOS-Expression) als auch von Nachteil (erhöhte IL-8-Expression) gegenüber einer Substituion dieser beiden Hormone (Gruppe „P+Ö“) sein können. Zusammenfassend gesehen bieten aus der Vielzahl der untersuchten Parameter und Faktoren insbesondere die für die zerebrale Inflammation und Exzitotoxizität typischen spezifischen Proteine ausreichend Potential für weiterführende, tierexperimentell ähnlich gestaltete Untersuchungen. Langfristig könnten hier zusätzliche Tierversuchsmodelle wie z. B. Alterung, Diabetes, Atherosklerose und Hypertension eine weitere Annäherung an humanklinische Verhältnisse ermöglichen.

Das Hauptziel der vorliegenden Studie war der Vergleich der Stress- und Schmerzbelastung von Ohrmarken einziehen mit der Belastung durch die Eingriffe Kastration und Schwanzkupieren. Hierfür wurden 210 männliche Saugferkel in sieben Versuchsgruppen (n = 30) untersucht: Handling, Kastration ohne Analgesie, Kastration unter Analgesie, Ohrmarken einziehen ohne Analgesie, Ohrmarken einziehen unter Analgesie, Schwänze kupieren ohne Analgesie und Schwänze kupieren unter Analgesie. Als Analgetikum wurde Metacam® (5 mg/ml; Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH, Ingelheim am Rhein) verwendet. Von jedem Ferkel wurden fünf Blutproben genommen: 30 min vor dem Eingriff sowie 30 min, 60 min, 4 h und 7 h nach dem Eingriff. Als Stress- und Schmerzparameter wurde Cortisol im Blut gemessen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Ohrmarken einziehen keine so ausgeprägte Stress- und Schmerzbelastung hervorruft wie die Kastration, aber mehr Stress und Schmerz als das Schwanzkupieren bewirkt. Bei allen drei Eingriffen konnte die Schmerzbelastung durch Analgesie deutlich reduziert werden. Darüber hinaus war es Ziel der vorliegenden Untersuchung, Verhaltensparameter für die Beurteilung kastrationsbedingter Schmerzen beim Saugferkel zu definieren. Anhand verblindeter Videoauswertung wurden 63 männliche Saugferkel nach folgenden Verhaltensparametern beobachtet: Zeit am Gesäuge, Liegen, Spielen, Schwanzwackeln, Schmerzhaltung, Positionswechsel, Isolation und Desynchronisation. Dabei waren die Ferkel in drei Gruppen (n = 21) randomisiert: Handling unter Analgesie, Kastration ohne Analgesie und Kastration unter Analgesie. Als Analgetikum diente Meloxicam (Metacam® 5 mg/ml, Boehringer Ingelheim Regional Center Vienna, Wien, Österreich). Ausgewertet wurden Daten von unmittelbar nach dem Eingriff bis zur fünften Stunde danach. Die Ergebnisse lassen erkennen, dass diese auf quantitativer Verhaltensanalyse angelehnte Verhaltensbeobachtung in Hinblick auf Validität und Reliabilität in der vorliegenden Form nur bedingt für die Beurteilung kastrationsbedingter Schmerzen beim Saugferkel verwendet werden kann. Neue Forschungsergebnisse aus der qualitativen Verhaltensanalytik könnten einen wertvollen Beitrag zu einer Methodenverbesserung leisten.

Eine Mischung der Seltenen Erden, bestehend aus Lanthan, Cer, Praseodym und Neodym soll langfristig als Futtermittelzusatzstoff in der EU zur leistungssteigernden Wirkung bei Nutztieren zugelassen werden. Bei der Zulassung und dem Einsatz von Futtermittelzusatzstoffen spielt die Rückstandsproblematik eine entscheidende Rolle. In der vorliegenden Arbeit sollte im Rahmen zweier Mastleistungsversuche die Anreicherung der oben genannten Seltenen Erden in den Organen, dem Muskel- und Fettgewebe sowie im Knochen untersucht werden. Außerdem sollten potentielle Nebeneffekte im Intermediärstoffwechsel und die Auswirkungen der Seltenen Erdenzufütterung auf die Knochenstabilität abgeklärt werden. Hierfür wurden im ersten Versuchsdurchgang 144 Absatzferkel (68 weibliche und 76 männliche) mit einem Durchschnittsgewicht von 8kg nach dem Zufallsprinzip in eine Versuchs- und eine Kontrollgruppe aufgeteilt. Im zweiten Versuchsdurchgang wurden nach dem gleichen Prinzip 44 Absatzferkel (24 weibliche und 20 männliche Tiere, ebenfalls 8 kg Durchschnittsgewicht) in zwei Gruppen aufgeteilt. Die Tiere der Versuchsgruppen erhielten ein Futter ad libitum, das mit 250 mg/kg Futter eines Seltenen Erden-Gemisches (eine an Citrat gebundene Mischung der oben genannten Elemente) angereichert war. Die Kontrolltiere erhielten das gleiche Futter ohne den Zusatz von Seltenen Erden. Die Körpergewichtsentwicklung sowie die Futteraufnahme und die Futterverwertung wurden über einen Zeitraum von 42 Tagen dokumentiert. Anschließend wurden in Versuchsdurchgang 1 drei Tiere jeder Gruppe mit einem Körpergewicht von ca. 21 kg randomisiert ausgewählt und für die Knochenentnahme geschlachtet. Im zweiten Versuchsdurchgang wurden 9 Tiere pro Gruppe mit 30 kg zur weiteren Probenentnahme (Knochen, Muskel und Organe) willkürlich ausgewählt und geschlachtet. Bei der Bestimmung der Gehalte an Lanthan, Cer, Praseodym und Neodym in den Organen und dem Muskel– und Fettgewebe konnte keine statistisch signifikante Anreicherung von Seltenen Erden nachgewiesen werden. Somit erscheint eine Gefährdung des Endverbrauchers beim Einsatz Seltener Erden in der hier gewählten Form als sehr unwahrscheinlich. Allerdings zeigte die Analyse der Lanthan- und Cergehalte im Knochen, auch bei einer vergleichsweise kurzen Fütterungsdauer der Seltenen Erden eine geringfügige Anreicherung der beiden Elemente. Die Bruchlastbestimmung, die Untersuchung mittels peripherer quantitativer Computertomographie und die Analyse der Mengenelemente in der Knochenasche konnten eine statistisch signifikante Beeinflussung der Seltenen Erden auf den Knochen zeigen. So führte die Supplementierung des Futters mit Seltenen Erden zu einer verminderten Bruchlast (Durchgang 1: 1062 vs. 1290 Newton bei der Kontrolle; Durchgang 2: 1751 vs. 2068 Newton in der Kontrollgruppe, p

Bandscheibenbedingte Rückenschmerzen stellen eine Gesundheitsstörung von herausragender Bedeutung dar. Innovative Therapiekonzepte sind darauf ausgerichtet, schmerzhaft degenerierte Bandscheiben in ihren natürlichen Strukturen zu regenerieren. Allein durch den chirurgischen Eingriff zur Anwendung dieser Therapiekonzepte wird jedoch die mechanische Kompetenz der Bandscheibe empfindlich gestört. Derzeit ist nicht bekannt, ob neue Nukleusersatzmaterialien für Tissue engineering Strategien an der Bandscheibe diesen Verlust kompensieren können. Daher war es das Ziel der Dissertation in einem kombinierten experimentellen Versuchsansatz aus In-vivo-, Ex-vivo-, In-vitro- und In-silico- Untersuchungen, neu entwickelte Hydrogele als Nukleusersatz im Tiermodell Schaf zu untersuchen und das Schaf als Tiermodell im Bereich der Bandscheibenforschung näher zu charakterisieren. Um ein physiologisches Lastprotokoll für die In-vitro-Untersuchungen zu etablieren, wurde an drei Schafen der intradiskale Druck (IDP) über je 24 Stunden gemessen. Der gesamte Datenpool des ersten Schafes wurde in eine Aktivitäts- und Erholungsphase unterteilt und ex vivo aus den IDP-Durchschnittswerten beider Phasen die entsprechenden axialen Kompressionskräfte abgeleitet. In vitro wurde ein Kriech-Relaxations-Test an 36 ovinen lumbalen Bewegungssegmenten durchgeführt. Die Segmente wurden drei Belastungszyklen ausgesetzt, die jeweils aus einer 15-minütigen Belastungsphase (130 N) und einer 30-minütigen Erholungsphase (58 N) bestanden. IDP-Verlauf und Höhenverlust der Segmente wurden in sechs verschiedenen Versuchsgruppen untersucht: (i) INTAKT; (ii) DEF-AN: Eine schräge Anulusinzision. Der Defekt wurde durch Naht und Cyanoacrylatkleber verschlossen. (iii) DEF-NUKn+k: Nukleusgewebe wurde entfernt und anschließend reimplantiert. Der Anulusverschluss erfolgte wie in DEF-AN. (iv) DEF-NUKp: Entsprechend dem Vorgehen in Testgruppe DEF-NUKn+k wurde der Nukleus entfernt und reimplantiert. Um eine Volumenverdrängung reimplantierten Gewebes in den inneren Anulusdefekt zu vermeiden, erfolgte der Verschluss mittels eines Plugs. Abschließend wurden zwei Hydrogele als Nukleusersatz untersucht: (v) DDAHA und (vi) iGG-MA. Zur besseren Interpretation der In-vitro-Ergebnisse wurden Finite-Elemente-Analysen an einem Bandscheibenmodell durchgeführt. In vivo lag der Bandscheibendruck beim Schaf nahezu konstant höher als beim Menschen. Niedrigste Druckwerte wurden intraoperativ mit ~0,5 MPa ermittelt. Höchste Druckwerte wurden für Aufstehen oder Drehen mit 3,6 bzw. 2,6 MPa gemessen und waren damit ungefähr zwei- bis viermal höher in der ovinen Bandscheibe. Die IDP-Mittelwerte der Aktivitäts- und Erholungsphasen des ersten Schafes lagen bei ~0,75 bzw. ~0,5 MPa, welche axialen Kompressionskräften von 130 bzw. 58 N entsprachen. Im Kriech-Relaxations-Test hatte ein isolierter Anulusdefekt (DEF-AN) keinen Einfluss auf Höhenverlust und IDP der Segmente. DEF-NUKn+k, DEF-NUKp, DDAHA und iGG-MA hingegen steigerten den Höhenverlust und verringerten signifikant den IDP im Vergleich zu INTAKT. Die Modellvorhersagen belegten erhebliche Auswirkungen eines reduzierten Wassergehalts, Kompressionsmoduls und osmotischen Potentials des reimplantierten Gewebes auf den Höhenverlust und IDP des Segmentes. Die Lastübertragung innerhalb der Bandscheibe veränderte sich hierdurch deutlich und ging mit einer erhöhten Belastung des Anulus einher. Die vergleichsweise hohen Bandscheibendrücke des Schafes stehen der weit verbreiteten Meinung gegenüber, dass aufgrund der horizontal ausgerichteten Wirbelsäule des Vierbeiners, intradiskale Lasten geringer sein müssten als beim Menschen. In Kenntnis der vorliegenden Untersuchungen sollte die Rechtfertigung bzw. der Ausschluss des Schafes als Modell im Bereich der Wirbelsäule nicht auf Unterschieden im Gang begründet werden, sondern auf mechanischen Überlegungen bzgl. künftiger Einsatzgebiete. Die In-vitro-Ergebnisse zeigen, dass der Erfolg von Hydrogelen als Nukleusersatz nicht nur vom Ersatzmaterial selbst abhängt, sondern auch von der Wiederherstellung zerstörter Bandscheibenstrukturen, wie der Grenzflächen zwischen Nukleus und Umgebung sowie dem gesetzten Anulusdefekt. Die vorliegende Dissertation konnte die Bedeutung iatrogen induzierter struktureller Schädigungen der Bandscheibe für Nukleusersatzstrategien herausarbeiten und stellt somit wesentliche Anforderungskriterien an das zukünftige Designkonzept von Hydrogelen als Nukleusersatz für Tissue engineering Strategien an der Bandscheibe. Hydrogele, die allein das mechanische Verhalten des Nukleus imitieren, können ansonsten bei der Wiederherstellung der Mechanik des Gesamtsegmentes versagen.

Der Einsatz Seltener Erden (REE) als Leistungsförderer bewirkte fallweise erhebliche Leistungssteigerungen. Allerdings waren die Studienergebnisse nicht konstant. In einem Verdauungsversuch an Ratten bewirkten Seltene Erden beträchtliche Zunahmen der scheinbaren Nährstoffverdaulichkeit bei gleichzeitigem Abfall des Kot-pHs vom schwach sauren in den deutlich sauren Bereich. Diese Befunde legen einen Wirkungsmechanismus über den intestinalen Stoffwechsel nahe. Wegen der oben genannten wechselhaften Resultate sollte in der vorliegenden Studie der Effekt der Seltenen Erden auf die Nährstoffverdaulichkeit bei Ratten unter ähnlichen aber nicht identischen Bedingungen nochmals überprüft werden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Auswirkung der Zulage von REE-Citraten in Konzentrationen von 250 und 1250mg/kg Futter auf die Verdaulichkeit von Rohnährstoffen, Mengen- und Spurenelementen sowie die Leistungsparameter (Körpermassenzunahme, Futterverwertung) bei Ratten des Auszuchtstammes Wistar-Han untersucht. Um einen eventuellen Einfluss des Citrates in den Seltenen Erden-Citraten auszuschließen, wurde neben der Kontrollgruppe ohne Seltene Erden eine Gruppe mit Natrium-Citrat als Citratkontrolle mitgeführt. Es wurden 48 drei Wochen alte Wistar-Han Ratten zufallsverteilt nach Gewicht in vier Versuchsgruppen mit je 12 Tieren eingeteilt (je 6 Männchen und 6 Weibchen). Über die folgenden sechs Wochen wurden bei ad libitum Fütterung Körpergewicht und Futteraufnahme registriert. Anschließend folgte ein einwöchiger Verdauungsversuch (Sammelmethode). Im Alter von 13 Wochen wurden die Tiere euthanasiert, der pH-Wert im Rektumkot gemessen und der Tierkörper auf Energie, Fett und Protein analysiert. Es gab keinerlei signifikante Differenzen bei den Wachstumsleistungsparametern. Weder die Seltenen Erden noch das Citrat beeinflussten die Verdaulichkeit systematisch. Der pH-Wert im Kot lag mit 6,8 nahe dem neutralen Bereich und veränderte sich nicht. Die Untersuchung der Zusammensetzung der Tierkörper ergab im Hinblick auf den Energiegehalt keinen Unterschied zwischen den einzelnen Versuchsgruppen. Bei der Analyse der Tierkörper auf ihren Protein- und Fettgehalt zeigten sich die weiblichen, mit Seltenen Erden supplementierten Tiere proteinreicher und fettärmer. Dieser Unterschied hinsichtlich der Körperzusammensetzung war bei den männlichen Tieren nicht nachweisbar. Insgesamt zeigten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit keinen Effekt der Seltenen Erden. Der Grund für die Diskrepanz zu vorhergehenden Studien konnte nicht identifiziert werden. Als möglicher Ansatzpunkt für weitere Studien bietet sich die Untersuchung des Kot-pH-Wertes von mit Chymus- und Kot-pH-Wert assoziierten Parametern von Seltenen Erden supplementierten Tieren unter variierenden Versuchsbedingungen an.

Die endotheliale Glykokalyx ist eine Schicht aus Proteinen mit Kohlenhydratseitenketten auf der dem Blutstrom zugewandten Seite der Endothelzellen. Sie bindet aus dem Blutstrom Plasmaproteine, Elektrolyte sowie einen Teil des Plasmawassers und bildet so den Endothelial Surface Layer, eine im Kapillarsystem bis zu 500 nm breite gelartige Schicht auf den Endothelzellen. Diese Struktur erfüllt eine Reihe wichtiger physiologischer Funktionen für die Signalübertragung über die Zellmembran, für den Schutz vor oxidativem Stress und vor unkontrollierter Inflammations- und Gerinnungsaktivität und bildet einen wichtigen Teil der Endothelbarriere. Eine Zerstörung der endothelialen Glykokalyx durch verschiedene schädigende Faktoren spielt eine bedeutende Rolle bei der Pathogenese einer Vielzahl von Erkrankungen, insbesondere bei der Ischämie und Reperfusion. Aufgrund ihrer Funktionen könnte die endotheliale Glykokalyx eine relevante Rolle für den Schutz der Organe im Rahmen einer Transplantation spielen. Allerdings wird die endotheliale Glykokalyx durch die heute übliche Verwendung proteinfreier Präservationslösungen bereits bei der Organentnahme zerstört. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob durch die Zugabe des Plasmaproteins Albumin (1%) zu einer häufig klinisch eingesetzten Präservationslösung (Histidin-Tryptophan-Ketoglutarat-Lösung nach Brettschneider) während einer mehrstündigen kalten Ischämie und Reperfusion die endotheliale Glykokalyx erhalten und die myokardiale Pumpfunktion verbessert werden kann. Dazu wurden die Herzen von Meerschweinchen zum Stillstand gebracht und mit verschiedenen Präservationslösungen gespült. Dann wurden sie aus dem Körper des Versuchstiers entnommen und für vier Stunden bei 4° C gelagert. Anschließend erfolgte die Reperfusion an einer Versuchsanlage und die Messung des Herzzeitvolumens in einem ex vivo perfundierten, links- oder rechtsventrikulär arbeitenden Herzmodell. Während sich bei der linksventrikulären Pumpfunktion kein Unterschied zwischen den Versuchsgruppen ergab, erreichten die mit der albuminhaltigen Versuchslösung behandelten Herzen eine signifkant bessere rechtsventrikuläre Pumpleistung. Eine rechtsventrikuläre Funktionsstörung nach Ischämie und Reperfusion tritt bei Herztransplantationen häufig auf und ist ein entscheidender Faktor für die perioperative Mortalität. Daher könnten die Ergebnisse der Herztransplantationen durch die klinische Verwendung albuminhaltiger Präservationslosung weiter verbessert werden.

Im Rahmen einer Invitro-Studie mit porcinene Aortenendothelzellen wurde der Einfluss von Hypothermie und den Kardioplegielösungen UW-Lösung und Bretschneider-Lösung auf die alpha-gal-Epitope untersucht. Zur Bestimmung des Einflusses von Hypothermie auf die alpha-gal-Epitope wurden die Zellen der Versuchsgruppen über 1h,4h und 6h bei 4°C gekühlt, die Zellen der Kontrollgruppen wurden über den entsprechenden Zeitraum bei 38°C inkubiert. Zur Bestimmung des Einflusses der Kardioplegielösungen wurden die Zellen der Versuchsgruppen über 4h bei 4°C unter Zusatz von Bretschneider- oder UW-Lösung gekühlt, während die Zellen der Kontrollgruppen über 4h bei 4°C ohne Zusatz der entsprechenden Lösung gekühlt wurden. Es zeigte sich kein signifikanter Einfluss der Hypothermie von 4°C auf die alpha-Gal-Epitope. Die Kardioplegielösungen aber führten zu einer signifikanten Reduktion der Epitope pro Zelle (UW-Lösung 50%, Bretschneider-Lösung 32%). Der hier nachgewiesene alpha-gal-Epitop reduzierende Effekt der Kardioplegielösungen könnte eine therapeutische Option zur Verhinderung der Abstoßungsreaktionen in der Xenotransplantation darstellen.

Ziel des vorliegenden Versuches ist es die Wirksamkeit der Impfung gegen Ebergeruch durch Androstenonbestimmung der Schlachtkörper, Überprüfung des Verhaltens und der Hautoberfläche in Zusammenhang mit dem Hodenwachstum von gegen Ebergeruch geimpften Tieren zu untersuchen. Als Parameter zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit dienen das Körpergewicht zu verschiedenen Zeitpunkten in der Mast, die Tageszunahmen sowie verschiedene Schlachtdaten, welche zwischen den Versuchsgruppen verglichen werden. In dieser Untersuchung wurden 560 Ferkel eingeschlossen, randomisiert und in zwei Versuchsgruppen eingeteilt. Eine Gruppe wurde zwischen dem dritten und fünften Lebenstag, dem Studientag 1(ST 1), chirurgisch kastriert (Gruppe K) und die Tiere der anderen Gruppe später in der Mast gegen Ebergeruch geimpft (Gruppe G). Nach Ermittlung der Gewichte der Ferkel am ST 1 bei der Aufnahme in den Versuch und beim Absetzten von der Sau an ST 23, erfolgte die gemeinsame Einstallung in den Aufzuchtstall. Am ST 80 wurde die erste Injektion den Tieren der Gruppe G bei der Einstallung in den Maststall verabreicht. Es wurden 430 Tiere in ein Großraumabteil (Stall 1) und die übrigen in einen konventionellen Maststall (Stall 2) aufgestallt, wobei das Körpergewicht erneut ermittelt wurde. Bei der zweiten Injektion an ST 123 erfolgten eine Messung der Hodengröße, eine Aufnahme der Hautverletzungen und eine erneute Wiegung. Nach weiteren Wiegungen aller Tiere an ST 134 und 145 wurden die Hoden nach der zweiten Injektion erneut vermessen und die Tiere auf Hautläsionen untersucht. Vier Wochen nach der zweiten Injektion wurde die erste der 5 Schlachtgruppen geschlachtet und die restlichen Schlachtgruppen innerhalb der nächsten zwei Wochen. Am Schlachthof wurden veschiedene Schlachtparameter erhoben und die Hoden vermessen und gewogen. Des weiteren wurden von allen Versuchtieren Blut und Bauchfettproben entnommen, sowie eine sensorische Beurteilung 24 Stunden nach der Schlachtung bei den Schlachtkörpern aller Versuchstiere durchgeführt. Die Androstenonbestimmung der Bauchfettproben ergab, dass 13 Tiere von 60 zufällig beprobten der Gruppe G zwischen 0,05 mg/kg Fett und 0,22 mg/kg Fett lagen, jedoch den Grenzwert von 0,5 mg/kg Fett in Anlehnung an die FlHV nicht überschritten. Die anderen 47 Androstenonproben lagen unter der Nachweisgrenze von 0,05 mg/kg Fett. Die sensorische Überprüfung der Schlachtkörper war negativ hinsichtlich einer Geruchsabweichung. Nach der zweiten Injektion waren die Hodengrößen signifikant kleiner und eine Verhaltensänderung deutlich zu sehen. Die Tiere der Gruppe K waren über die gesamte Mastperiode hinweg signifikant schwerer als die der Gruppe G und wiesen zwischen den beiden Injektionen (St 80-123) höhere Tageszunahmen auf. Wohingegen die Tiere der Gruppe G aus dem Stall 1 nach der zweiten Injektion höhere Tageszunahmen aufwiesen als die der Gruppe K. Hinsichtlich der Schlachtdaten wiesen die Tiere der Gruppe G einen signifikant magereren Schlachtkörper und einen höheren Magerfleischanteil auf als Gruppe K. Die Schlachtgewichte der Tiere der Gruppe K waren signifikant höher als die der Tiere der Gruppe G. Zusammenfassend kann die Wirksamkeit der Impfung gegen Ebergeruch mittels des Impfstoffes Improvac® (Fa. Pfizer, Berlin) anhand von Androstenonbestimmungen, sensorischen Überprüfung der Schlachtkörper sowie Veränderung der Hodengröße und des Verhaltens bestätigt werden. Auf Grund der frühen Schlachtung nach der zweiten Injektion lag die Mastleistung der gegen Ebergeruch geimpften Tiere unter derjenigen der Tiere der Gruppe K. Durch eine längere Mastzeit und Verlängerung des Schlachtzeitpunktes nach der zweiten Injektion können höhere Tageszunahmen auf Seiten der geimpften Tiere zu einer verbesserten Mastleistung führen.

In einem interdisziplinären Forschungsprojekt an der LMU München gehen Chirurgen und Psychologen gemeinsam der Frage nach, wie komplexe Fertigkeiten, zB. der Umgang mit Untersuchungssituationen, erlernt werden und wie dieser Prozess durch gezieltes Training unterstützt werden kann. Diese Studie untersucht die Wirksamkeit von Simulationsmethoden im Kurs zum Erlernen der digitalen rektalen Untersuchung (DRU). In dieser Dissertation werden verschiedene Varianten eines simulationsbasierten Trainings bezüglich ihrer Einwirkung auf Hemmungen, Motivation, Wissen und Akzeptanz untersucht.Die vorliegende Studie untersucht die Fragen, (1) in welchem Ausmaß die Komplexität der Simulation die Hemmung und den Wissenserwerb der Lernenden beeinflusst und (2) in welchem Ausmaß die Sequenz der Simulationen Hemmung und Wissenserwerb beeinflusst. Die Stichprobe bestand aus 100 Teilnehmern am Untersuchungskurs „digitale rektale Untersuchung“. Jeder Student nahm an zwei halbstündigen Simulationseinheiten teil. Eine Hälfte der Studenten übte zuerst am Rektalmodel, danach am Simulationspatient, die andere Hälfte in umgekehrter Reihenfolge. Dies ermöglichte einerseits den Vergleich der Effektivität der Simulationen per se (Unterschiede zwischen den Gruppen nach der ersten Unterrichtseinheit). Andererseits wurde auch die Wirksamkeit der Reihenfolge der eingesetzten Simulationen untersucht, indem Unterschiede zwischen den beiden Versuchsgruppen nach der Durchführung beider Unterrichtseinheiten gemessen wurden. Das Training am Simulationspatienten hat einen signifikant stärkeren Einfluß auf die Reduktion von Hemmungen als das Rektalmodell, unabhängig von der eingesetzten Sequenz. Der Wissenserwerb ist größer, wenn die Studenten zuerst am Rektalmodell und danach am Simulationspatient üben. Nutzen sie nur eine Simulation, ist kein Wissenserwerb nachweisbar. Die Simulationspatienten sind durch andere Lehrmethoden nicht ersetzbar, da sie den Studenten durch wiederholtes Training in realitätsnaher Lernumgebung ermöglichen, an allen Aspekten der DRU mit Berücksichtigung ihrer individuellen Schwächen zu arbeiten.

Die hyperakute Abstossung stellt die unmittelbarste Hürde für die Leber-Xenotransplantation dar. Das Ziel dieser Arbeit war es die Bedeutung verschiedener Zellpopulationen für die Bildung von freien Radikalen während der hyperakuten Abstossung der xenotransplantierten Leber zu untersuchen. Wir befassten uns mit der Frage ob es einen Zusammenhang zwischen der FR-Freisetzung und der hyperakuten Abstossung gibt und welche Zellpopulationen hauptverantwortlich für den oxidativen Schaden während der hyperakuten Abstossung sind. In einem etablierten Xenoperfusions-System wurden Rattenlebern mit Perfusaten bestehend aus gezielt-isolierten Zellgruppen reperfundiert. Hierbei evaluierten wir ein Leukozytenfiltersystem und wendeten zur Thrombozytengewinnung ein validiertes Separations/Zentrifugationsprotokoll an. Sowohl die physiologische Zusammensetzung der Perfusate, als auch die physiologische Funktion der Zellen konnten durch Coulter Counter, P-Selektin Flowzytometrie und histologische Untersuchungen gewährleistet werden. Zur Erfassung der FR-Produktion, wurden die Lipidperoxidation, NO Abbauprodukte anhand der Griess–Reaktion, Peroxynitrikonzentration und der antioxidative Status mittels Glutathionkonzentration analysiert. Durch die Verwendung dieser Messmethoden, ließen sich freie Radikale nicht direkt messen und mögliche Zwischenprodukte oder Reaktionsschritte nicht vollständig erfassen, aber die Bestimmung derer stabilen Endprodukte bot uns die Möglichkeit auch ohne Hinzufügen von Chemikalien in das Perfusionssystem ein umfassendes Bild des oxidativen Stresses zu erfassen. Die Organfunktion wurde mittels der Galleproduktion und der Freisetzung von Leberenzyme kontrolliert. Der Potaldruck war ein wichtiger Messparameter für die Makrohämodynamik. Nach Ende der Perfusion wurden Gewebeproben zur histologischen Aufarbeitung mit der HE-, Esterase- und Komplementfärbung zum Nachweis der hyperakuten Abstossungsreaktion entnommen. Folgende Ergebnisse konnten wir zusammenfassend aus unseren Daten gewinnen: In unserem Modell der perfundierten Rattenleber gab es einen signifikanten Unterschied bezüglich der Freisetzung von ROS/RNS zwischen der isogenen und xenogenen Reperfusion mit Vollblut. In den xenogen perfundierten Gruppen hatten wir trotz Zeichen einer Komplementaktivierung, d.h. einer hyperakuten Abstossung, in den Versuchsgruppen mit geringen FR-Konzentrationen eine Reduktion der Leberschäden beobachtet. Wir konnten daraus folgern, die ROS-Bildung im engen Zusammenhang mit der Leberfunktion, dem Zellschaden und der hyperakuten Abstoßungsreaktion stand. Wir konnten in unserem Modell nun erstmals zeigen, dass die Aktivierung des Komplementsystems nur bei gleichzeitiger Anwesenheit von Leukozyten zur Freisetzung von radikalen Stickstoff- und Sauerstoffspezies führt, die dann wiederum die Schädigung des Gewebes und die Dysfunktion des Transplantates verursachen. Es gab signifikante Unterschiede zwischen den untersuchten Zellpopulationen hinsichtlich der Freisetzung von FR in unserem Xenotransplantations-Modell. Unsere Daten weisen darauf hin, dass in der Frühphase der hyperakuten Abstossung weder Erythrozyten noch Thrombozyten oder Hepatozyten eine große Rolle in der Freisetzung von FR spielen. Es ließen sich in den Erythrozyten-und Thrombozytengruppen keine signifikanten Unterschiede zur isogen perfundierten Kontrollgruppe finden. Hauptsächlich für den oxidativen Schaden - also Freisetzung von ROS und RNS - verantwortlich waren in unserem Modell die Leukozyten und in einem geringeren Maße die Kupfferzellen, aber nur in Kombination mit den Leukozyten. Die Leukozytendepletion durch die Filtration wirkte am protektivsten auf die Organfunktion, wogegen die Depletion von KC, nur die ROS-Freisetzung reduzierte, aber keinen protektiven Einfluss auf den Grad der hyperakute Abstossung und Organschädigung hatte. Die Anwesenheit von KC dagegen scheinen NO abzufangen und wirken bezüglich RNS protektiv. Unsere Daten tragen zu dem Verständnis der frühen Vorgänge und insbesondere der Rolle der Freien Radikale während der hyperakuten Abstossung in der Xenotransplantation der Leber bei. Eine Inhibierung oder Modulation der ROS-Freisetzung könnte eine viel versprechende Basis für einen therapeutischen Ansatz der hyperakuten Abstossung darstellen. Inwieweit eine gezielte pharmakologische Hemmung der Leukozytenaktivität und der Einsatz von FR spezifischen Scavengern zu einer Verminderung der hyperakuten Abstoßung von Xenotransplantaten bewirken können, bleibt Inhalt künftiger Untersuchungen.

Ziel der Studie war es zu untersuchen, welche Beckengrößen, -formen und –anordnungen geeignet sind, den Nerzen eine weitgehende Ausübung ihres arteigenen Verhaltens zu ermöglichen. Von Ende Juli bis Anfang Dezember 2007 fand der erste Versuchsdurchgang (Grundlagenforschung) im Rahmen eines längerfristig angelegten Nerzprojekts statt. Für das Projekt wurden 40 amerikanische Nerze (Neovison vison) aus einer kommerziellen Pelztierfarm in zwei identisch aufgebauten Freigehegen (ca. 300 m2) in zwei Gruppen (A und B) mit jeweils 20 Tieren aufgestallt. Die Tiere wurden vom Muttertier mit neun Wochen abgesetzt und in der 13. LW in das Versuchsgehege eingesetzt. Der Vergleich dreier unterschiedlicher Ausführungen ist besonders wichtig, um geeignete Ableitungen für die Ausgestaltung der Vorgaben der Tierschutz- Nutztierhaltungsverordnung (2006) zu ermöglichen. In den beiden Arealen wurden den Nerzen je drei verschiedene Wasserbereiche angeboten, die sich jeweils in Form, Tiefe und Fläche voneinander unterschieden. Es standen eine rechteckige „Schwimmrinne“ (Wasserfläche ca. 20,5 m2, Tiefe ca. 30 cm), ein runder „Teich“ (Wasserfläche ca. 4,9 m2, Tiefe ca. 80 cm) und ein fließender „Bach“ (Länge ca. 10 m, Tiefe 3 bis 4 cm mit zwei gumpenartigen Vertiefungen) zur Verfügung. Die Beurteilung des Tierverhaltens erfolgte mittels Direkt- und Videobeobachtung. Es wurde insgesamt fünfmal jeweils in ca. einmonatigem Abstand an sieben aufeinanderfolgenden Tagen beobachtet. Die Direktbeobachtung wurde mit der „Scan Sampling“-Methode nach Martin und Bateson (1993) durchgeführt. Alle 2,5 min wurden folgende Verhaltensweisen der Tiere erfasst: wasserassoziiertes Verhalten, jeweils „an“ (mind. eine Pfote am Beckenrand) oder „in“ (alle vier Pfoten im Wasser) der Schwimmrinne, dem Teich oder dem Bach. Bei dem Verhalten auf dem Gelände wurde unterschieden zwischen Sozialverhalten, Gehen/Stehen/Laufen/, Ruhen, Trinken an den Nippeltränken, Graben, Klettern, Wälzen, Tragen und Sonstiges. Für die Videobeobachtung wurden pro Areal drei Kameras installiert, jeweils eine Kamera pro Wasserbereich. Die Aufnahmen erfolgten an jeweils sieben aufeinanderfolgenden Tagen vom Morgengrauen bis zur Abenddämmerung in Echtzeit. Es wurden von je drei Tagen pro Beobachtungswoche jeweils zwei Stunden in den Hauptaktivitätszeiten der Tiere ausgewertet. Für die Auswertung wurden die oben beschriebenen wasserassoziierten Verhaltensweisen herangezogen. Die Auswertung erfolgte mittels „behaviour sampling“ und „continuous recording“ (Martin und Bateson, 1993). Um eine Aussage über die Nutzung der Wohnkästen und den Aktivitätsrhythmus der Nerze zu erzielen, wurden alle Tiere mit einem Mikrochip versehen und alle Wohnkästen der Gruppe A mit einem elektronischen Registrierungssystem ausgestattet, das am Institut für Landtechnik, entwickelt wurde. Mit diesem elektronischen Registrierungssystem konnte sekundengenau individuell für jeden Nerz erfasst werden, ob er sich im Wohnkasten, im Schlupfrohr oder auf dem Gelände befand. Somit war eine Aussage über Ruhe- und Aktivitätsphasen, deren tageszeitlichen Schwankungen und deren Dauer möglich. Diese Daten wurden auch zur Festlegung der Auswertungszeiten der Videobeobachtung herangezogen. Des Weiteren sollte mittels des elektronischen Registrierungssystems geklärt werden, ob mehrere Nerze einen Wohnkasten nutzen und ob die Tiere bestimmte Wohnkästen zum Ruhen bevorzugen. Sowohl die Ergebnisse der Direkt- als auch der Videobeobachtung zeigten, dass die Nerze beider Versuchsgruppen grundsätzlich alle drei angebotenen Wasserbecken annahmen und von Versuchsbeginn bis zum Versuchsende nutzten. Diese grundsätzlichen Beobachtungen stehen im Einklang mit dem in der Literatur geschilderten Verhalten wildlebender Nerze, die semiaquatisch leben. Dabei konnte im Versuchsverlauf von Ende Juli bis Anfang Dezember eine insgesamt tendenziell steigende Nutzungsintensität festgestellt werden. Bei dem Vergleich der Becken miteinander zeigten die Ergebnisse eine eindeutige Präferenz für die Schwimmrinne. Diese wies über den gesamten Zeitraum gesehen die längste Aufenthaltsdauer auf. Der Bach wurde insgesamt am kürzesten aufgesucht. Zu beachten ist dabei, dass bei den statistischen Auswertungen die Becken als in sich geschlossene Einheit betrachtet wurden, obwohl sie sich in jeweils mehreren Faktoren, wie Umfang, Wasserfläche, Wasservolumen und Entfernung zu den Wohnboxen, unterschieden. Da die Haltung von Jungnerzen in der Gruppe mit dem freien Zugang zu Schwimmbecken erfolgreich war, sollte dieser Ansatz weiter verfolgt werden. Die Ergebnisse dieser Studie legen die Verwendung eines Wasserbeckens mit ca. 30 cm Tiefe und eine Größe von 1 m2 pro Tier nahe. Fließendes Wasser ist nach den Ergebnissen dieser Studie nicht notwendig. Dies stimmt weitgehend mit den Anforderungen der aktuell gültigen Tierschutz- Nutztierhaltungsverordnung (2006) überein, die ein Wasserbecken mit 30 cm Tiefe und einer Mindestfläche von 1 m2 vorschreibt. Die Ergebnisse des elektronischen Registrierungssystems zeigten, dass die Nerze nach einer mehrwöchigen Eingewöhnungsphase einen festen Aktivitätsrhythmus entwickelten, der jeweils in der Morgen- und in der Abenddämmerung einen Aktivitätspeak aufwies. Tagsüber hielten sich die meisten Tiere in den Wohnkästen auf und schliefen. Im Versuchsverlauf stieg die in den Wohnkästen verbrachte Zeit an, das während der Aktivitätsphasen beobachtete Verhalten in und an den Wasserflächen blieb jedoch konstant bzw. nahm tendenziell zu. Die Nerze hielten sich bevorzugt in den Wohnboxen auf, die zu den Futterstellen hin ausgerichtet waren, und verbrachten weniger Zeit in den Boxen, die zur Wasserseite hin lagen. Sie entwickelten dabei (ebenfalls nach einer Eingewöhnungsphase) Präferenzen für bestimmte Wohnboxen auf beiden Seiten. Bestimmte Boxen dienten als Schlafboxen und wiesen überdurchschnittlich lange Aufenthaltsdauern auf. Andere Boxen wurden als „Kotboxen“ verwendet und immer nur sehr kurz aufgesucht. Diese Wohnboxpräferenz variierte im Lauf der Zeit. Die einzelnen Tiere entwickelten dagegen keine Standorttreue hinsichtlich bestimmter Wohnboxen. Gemeinsame Aufenthalte von zwei bis sechs (maximal zehn) Tieren kamen sehr häufig vor, sodass ein Tier-/Wohnboxverhältnis von 1:1 nicht erforderlich zu sein scheint, obwohl Nerze in der Literatur als Einzelgänger beschrieben sind.

In dieser Studie soll untersucht werden, ob eine kombinierte Applikation von Meloxicam und Eisen möglich ist, um die Ferkel, gleichzeitig mit der Eisengabe, für die Kastration analgetisch zu versorgen. Insgesamt 213 vier Tage alte, klinisch gesunde, männliche Ferkel werden nach Zufallsprinzip einer von acht Versuchsgruppen zugeteilt(Handling (H,1), Kastration (K,2), Kastration Meloxicam- Suspension p.o. (M-S, 3), Kastration Meloxicam- Suspension+Fe p.o. (M-S+Fe, 4), Kastration Meloxicam- Injektionslösung p.o. (M-I oral, 5), Kastration Meloxicam- Injektionslösung+Fe p.o. (M-I+Fe oral, 6), Kastration Meloxicam- Injektionslösung i.m. (M-I i.m., 7), Kastration Meloxicam- Injektionslösung + Fe i.m. (M-I+Fe i.m., 8)). Die Tiere der Gruppe 1 wurden für etwa 30-45 Sekunden lediglich fixiert. Die Kastration der Tiere der Gruppe 2 erfolgte ohne Behandlung. Tiere der Gruppen 3-6, die ihre Behandlung per os erhielten, wurden 30 Minuten nach Verabreichung kastriert. Die Tiere der Gruppen 7 und 8 wurden 15 Minuten nach Behandlung kastriert. Vor, eine, drei und 24 Stunden nach Kastration bzw. Handling wurden Blutproben entnommen und darin die Cortisol- und Eisenkonzentration bestimmt. Von einer weiteren Blutprobe am zehnten Lebenstag wurde nur der Eisenspiegel ermittelt. Aus den Ergebnissen der Cortisoluntersuchung wird deutlich, dass die Werte der Tiere, die nur gehandelt werden (Gruppe 1. Handling), keine deutliche Veränderung der Serumcortisolkonzentration aufweisen. Im Gegensatz dazu führt die Kastration ohne medikamentelle Behandlung zu einem deutlichen Anstieg des Serumcortisols. Die oral verabreichten nichtsteroidalen Antiphlogistika in Form von M-S + Fe oral (4), sowie M-I (5) führen zu einer signifikanten Reduzierung des Cortisolspiegels, im Gegensatz dazu unterscheiden sich die Gruppe M-S oral (3) und Gruppe M-I + Fe oral (6) eine Stunde nach Kastration signifikant im Cortisolspiegel von dem der scheinkastrierten Gruppe (1). Der kastrationsbedingte Schmerz wird somit nicht signifikant reduziert. Die Verabreichung der Meloxicam- Injektionslösung i.m (7) und der Meloxicam- Injektionslösung + Fe i.m (8) hingegen führt zu einer signifikanten Reduktion des Cortisolspiegels eine Stunde nach Kastration im Vergleich zu dem der Gruppe Kastration (2). Das gleiche gilt auch noch drei Stunden nach Kastration für Gruppe 8. Die Ergebnisse bezüglich der Serumeisenkonzentrationen der verschiedenen Versuchsgruppen zeigen, dass alle Kombinationspräparate (Gruppe M-S + Fe oral (4), Gruppe M-I + Fe oral (6), und Gruppe M-I + Fe i.m (8)) eine Erhöhung des Eisenspiegels über den Referenzwert von 18,00 μmol/l gewährleisten. Dabei steigt der Serumeisengehalt nach intramuskulärer Applikation des Kombipräparates jedoch wesentlich deutlicher an, als nach Verabreichung des oralen Kombipräparates. Eine Interaktion von Meloxicam und Eisendextran nach intramuskulärer Applikation konnte nicht festgestellt werden. Außerdem war jeweils zwischen den Gruppen 3 und 4 (M-S oral und M-S + Fe oral), 5 und 6 (M-I oral und M-I + Fe oral) und den Gruppen 7 und 8 (M-I i.m. und M-I + Fe i-m.) kein signifikanter Unterschied und somit keine Beeinflussung des jeweiligen Präparates durch die Kombination erkennbar.

Zielsetzung und Fragestellung: Die Regenerative Medizin weckt mit der Entwicklung vitalisierter Ersatzmaterialien große Hoffnung für künftige Behandlungsmethoden ausgedehnter Knochendefekte. Im Vorfeld der Übertragung auf die Klinik gilt es jedoch, Materialien eingehend zu testen, um das Risikoprofil neuartiger Implantate besser abschätzen zu können. Dies besitzt für die Human- und Veterinärmedizin gleichermaßen Gültigkeit. Vor diesem Hintergrund war es Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit, ein Defektmodell in der Ratte für die orthotope Testung zellbesiedelter Gewebekonstrukte zu etablieren. Selbstentworfene Leitschienen für den Knochenersatz wurden zunächst in vitro getestet und optimiert, um im Anschluss in einer Pilotstudie in vivo auf ihr heilungsförderndes Potential getestet zu werden. Material und Methoden: Die Studie wurde in konsekutive Abschnitte gegliedert. Die Implantatentwicklung umfasste die Strukturgenerierung dreidimensional mittels Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellter Hydroxylapatitkeramiken. In vitro wurde das Verhalten humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSC) auf diesen Leitschienen hinsichtlich Zellverteilung, -vitalität und Differenzierbarkeit überprüft. Für die Etablierung des orthotopen Defektmodells wurden Osteosynthesesysteme entworfen und auf ihre mechanische Belastbarkeit sowie auf ihre Anwendbarkeit am Tier getestet. In einer dritten Stufe wurde der Einfluss der entwickelten Knochenersatzmaterialien auf die Knochenheilung sowohl in Kombination mit hMSC als auch ohne Zellen im präklinischen Tiermodell getestet. Die Auswertung erfolgte mit radiologischen und histologischen Techniken über zwei beziehungsweise zwölf Wochen. Ergebnisse: Keramikleitschienen aus Hydroxylapatit konnten mit Rapid-Prototyping-Verfahren in einer an die Defektgröße angepassten Dimension (3 x 6 mm) hergestellt werden. Die allgemeinen Anforderungen für Knochenersatzmaterialien hinsichtlich Stegbreiten, Porengrößen und Interkonnektivität des Porensystems wurden gänzlich erfüllt. Anhand von Zellkulturversuchen wurde die am besten geeignete Teststruktur für die In-vivo-Versuche ausgewählt. Kriterien waren ein gleichmäßiges Verteilungsmuster, hohe Vitalität sowie Differenzierbarkeit humaner mesenchymaler Stammzellen auf den Materialien. Für die Etablierung eines Defektmodells am Rattenfemur wurde zunächst ein geeignetes Fixationssystem für die Osteosynthese ausgewählt. Ein externer Fixateur wurde eigens entworfen und nach einem Stereolithographieverfahren aus leichten Polymerkunststoffen gebaut. In der mechanischen Testung verschiedener Osteosynthesesyteme (zwei externe Fixateure, eine Titanplatte für die interne Fixation) zeigte sich eine ausreichende Stabilität aller ausgewählten Testobjekte. Aufgrund der besten intraoperativen Anwendbarkeit und dem höchsten Tragekomfort für das Tier wurde die Platte für die Anwendung in vivo ausgewählt. In einem 6 mm großen Vollschaftdefekt der Femurdiaphyse wurden die zuvor entwickelten Implantate getestet. Als Kontrollen dienten biologische Keramiken. Weder die radiologischen noch die histologischen Ergebnisse ließen substanzielle Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen erkennen. Eine knöcherne Konsolidierung der Defektzone wurde auch nach einer zwölfwöchigen Nachbeobachtungszeit nicht nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigten sich weitgehend unabhängig von der Art der Leitschienenbehandlungen (ohne, beziehungsweise mit Zellbesiedelung). Jedoch wurden Tendenzen ersichtlich, dass eine Zellbehandlung der Implantate die Knochenneubildung begünstigt. Schlussfolgerungen: 1. Rapid-Prototyping-Verfahren stellen eine gut geeignete Methode für die Herstellung feinstrukturierter biokompatibler Knochenersatzmaterialien dar. 2. Reine Hydroxylapatitkeramiken können die Knochenregeneration eines Vollschaftdefektes nicht ausreichend unterstützen. Eine Vitalisierung der Implantate resultiert nicht in einer vollständigen Heilung nach einem Nachbeobachtungszeitraum von 12 Wochen, eine Tendenz zu einer weiter reichenden Knochenneubildung liegt jedoch vor. 3. Auch biologische Keramiken (zellfreie bovine Knochenmatrix) können keine Defektheilung bewirken. Dies gilt ebenso für unbesiedelte Implantate wie für Zellträger. 4. Ein 6 mm Vollschaftdefekt der Femurdiaphyse stellt einen Defekt kritischer Größe dar. Dabei bleibt das Regenerationspotential grundsätzlich unberührt. Der Einfluss unterschiedlicher Implantate auf den Heilungsprozess kann somit bewertet werden. Mit histologischen und radiologischen Methoden kann der Effekt verschiedener Implantate auf die Knochenheilung adäquat abgebildet werden. Ausblick: In dem hier vorgestellten Projekt wurden Ergebnisse generiert, die einige Schwächen der bisher verwendeten Implantate aufdecken konnten. Zum einen scheint das osteogenetische Potential der transplantierten Zellen für eine Defektüberbrückung nicht ausreichend zu sein und zum anderen steht deren Vitalität nach erfolgter Übertragung in Frage. Um zu einem besseren funktionellen Ergebnis zu gelangen werden derzeit zwei Studienansätze verfolgt. So sollen mit Methoden des lentiviralen Gentransfers humane mesenchymale Stammzellen modifiziert werden. Durch stabile Überexpression von BMP-2 können diese Zellen die Therapie ausgedehnter Knochendefekte ermöglichen. Ein weiterer Ansatz versucht, die Probleme des mangelhaften Zellüberlebens zu lösen. Dies soll in vivo durch eine axiale Perfusion der Zellträger, die eine Gefäßneubildung innerhalb der Konstrukte bewirkt, erreicht werden. Nachfolgend wird eine Testung der modifizierten Zellen beziehungsweise der prävaskularisierten Leitschienen im Hinblick auf deren Potential, die Geweberegeneration zu unterstützen, in dem hier etablierten orthotopen Femurdefektmodell an der Ratte erfolgen.

Verschiedene Studien deuten auf eine Beteiligung des Vitamin-D-Hormonsystems in der Entwicklung von Diabetes mellitus hin. Aufgrund eines Defekts in der 1,25(OH)2-Vitamin-D-Synthese stellt das PVDR 1-Schwein ein sehr gutes Modell zur Erforschung der Wirkung von 1,25(OH)2-Vitamin D auf das endokrine Pankreas dar. Die Evaluierung des direkten Einflusses von Vitamin D auf die Langerhans Inseln in vivo erfordert, dass in den Versuchstieren Vitamin D-unabhängige normocalcämische Bedingungen herrschen, da Hypocalcämie per se eine verminderte Funktion des endokrinen Pankreas mit sich bringt. Der Hauptteil dieser Arbeit bestand in den Bestrebungen, diese normocalcämischen Bedingungen dietätisch mit Lactose, Lactulose, Maltitol, Xylitol und Difruktosedianhydrid III (DFA III) zu erzeugen. Vor der Testung der Substanzen auf deren Vermögen den ionisierten Calciumspiegel im Blut zu erhöhen, wurden Toleranztests durchgeführt, um einen negativen Effekt auf die Gesundheit der Versuchsschweine auszuschließen. Die Wirkungstests mit adulten Schweinen ergaben, dass Normocalcämie durch die Zufütterung von Lactose (35%), Lactulose (20%), Maltitol (30%), Xylitol (30%) oder DFA III (6%) in der ursprünglichen Substanz beim PVDR 1-Schwein nicht erreicht werden kann. Dennoch konnten wir zeigen, dass vor allem Xylitol und in abgeschwächter Form auch Lactulose eine tendenzielle Steigerung des ionisierten Calciumgehaltes im Vollblut von homozygoten Schweinen bewirkt. Nachdem in adulten Schweinen keine Normocalcämie mittels unterschiedlich angereichertem Futter erreicht werden konnte, sollte im zweiten Teil der Arbeit überprüft werden, ob mit Hilfe von supplementierten Milchaustauscherfutter (MAT) eine Normalisierung des Calciumhaushaltes bei PVDR 1-Ferkeln möglich ist. Bei heterozygoten Ferkeln hatte DFA III tendenziell einen positiven Effekt auf die Calcium-Konzentration im Blut. Bei homozygoten Ferkeln zeigte sich jedoch kein Effekt auf die Calcium-Konzentration im Blut. Deutliche Unterschiede in den Überlebensraten der Versuchsgruppen, nämlich 80% in der DFA III- und 25% in der Kontrollgruppe, lassen darauf schließen, dass DFA III eine günstige Wirkung auf die Entwicklung der Rachitis bei PVDR 1-Ferkeln hat. Zusätzliche in vitro-Untersuchungen mit Langerhans-Inseln von Wildtyp- und PVDR 1-Ferkeln, durchgeführt um die Wirkung von 1,25(OH)2-Vitamin D auf die Insulinsekretion zu überprüfen, ergaben, dass Vitamin D-stimulierte Wildtyp-Inseln höhere Insulinsekretionen aufwiesen. Die Insulinsekretionen der Pankreas-Inseln von PVDR 1-Tieren, die signifikant niedriger waren als die der Wildtyp-Ferkel, konnten jedoch durch 1,25(OH)2-Vitamin D nicht gesteigert werden. Aufbauend auf diese Studie könnten Folgeversuche mit anderen Substanzen und höheren Tierzahlen diesem Tiermodell eine höhere Aussagekraft verleihen.

Die Kastration von Saugferkeln erfolgt in Deutschland bis zum 7. Lebenstag ohne Betäubung. Dieser Eingriff stellt bei Neugeborenen einen schmerzhaften Eingriff dar. In der vorliegenden Untersuchung wurde die Isofluran-Narkose als mögliche Alternative zur betäubungslosen Kastration überprüft. Als Parameter wurde für die Beurteilung des Kastrationsschmerzes die Kortisolkonzentration im Serum sowie als Parameter für die Beurteilung des Stresses die Noradrenalin- und Adrenalinkonzentrationen im Plasma bestimmt. Die Kastration der Tiere erfolgte mit und ohne Anästhesie in einem Alter von fünf Tagen. Ein Teil der in Narkose kastrierten Tiere bekam zusätzlich das nichtsteroidale Antiphlogistikum Meloxicam appliziert. Zur Kontrolle wurden die Tiere von zwei der fünf Versuchsgruppen nur mit bzw. ohne Narkose fixiert, jedoch nicht kastriert. Die Kortisolkonzentrationen vor der Kastration wurden mit den Konzentrationen 30 Minuten, eine, vier und 24 Stunden nach der Kastration und zu verschiedenen Blutentnahmezeitpunkten zwischen den einzelnen Gruppen verglichen. Die Noradrenalin- und Adrenalinkonzentrationen wurden 10 Minuten vor der Fixation/Kastration und unmittelbar nach der Fixation/Kastration ermittelt. Diese von den unterschiedlichen Blutentnahmen stammenden Konzentrationen wurden wiederum innerhalb den Gruppen sowie zwischen den Gruppen verglichen. Die Serum-Kortisolwerte stiegen bei betäubungsloser Kastration ebenso wie bei Kastration in Isofluran-Narkose signifikant zum Basalwert an. Die Werte dieser Tiere waren signifikant höher als die Kortisolwerte der Tiere, die nur fixiert oder unter Narkose fixiert wurden. Bei Tieren, denen zusätzlich zu der Anästhesie ein NSAID appliziert wurde, waren die Kortisolwerte nach der Kastration signifikant niedriger als bei mit und ohne Anästhesie kastrierten Tieren ohne verabreichtes NSAID. Die Katecholaminkonzentrationen stiegen durch die alleinige Fixation oder Kastration ohne Narkose signifikant an. Die Noradrenalinkonzentrationen der ohne Anästhesie kastrierten Tiere und der ohne Anästhesie fixierten Tiere unterschieden sich im Gegensatz zu den Adrenalinkonzentrationen nicht signifikant nach der Fixation/Kastration. Dagegen wurden für die fixierten Tiere als auch für die kastrierten Tiere nach der Fixation/Kastration unter Narkose signifikant geringere Katecholaminkonzentrationen ermittelt als bei der Blutentnahme vor der Narkose. Es existierten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Katecholaminkonzentrationen der in Narkose fixierten Tiere und der in Narkose kastrierten Tiere. Diese Ergebnisse zeigen, dass sowohl die Kastration als auch die Fixation ohne Narkose eine erhebliche Stressbelastung für die Tiere darstellte. Durch die Isofluran-Narkose wurde die Katecholaminausschüttung aufgrund der Fixation bzw. Kastration wesentlich verringert. Somit war die Narkose, insbesondere die häufig mit Abwehrbewegungen einhergehende Narkoseeinleitung, für die Ferkel keine Stresssituation. Die in Narkose kastrierten Tiere wiesen identische Katecholaminwerte auf wie die in Narkose fixierten Tiere. Dadurch kann angenommen werden, dass für die Tiere die Kastration in Narkose keine Stressbelastung darstellte. Der signifikante Anstieg der Kortisolwerte der mit und ohne Anästhesie kastrierten Ferkel im Vergleich zu den fixierten nicht kastrierten Tieren kann durch den Kastrationsschmerz erklärt werden. Daraus kann gefolgert werden, dass eine Kastration mit Inhalationsnarkose zu vergleichbaren Schmerzen nach der Kastration wie eine Kastration ohne Narkose führte. Die postoperativen Kastrationsschmerzen konnten nur durch die zusätzliche Applikation des NSAIDs signifikant reduziert werden. Die Kastration unter Isofluran-Narkose vermeidet eine Stressbelastung der Ferkel während der Kastration, sie verringert jedoch nicht die postoperativen Kastrationsschmerzen.

Ziel dieser Studie war es, am Tiermodell Minipig eine eventuelle Zyklusabhängigkeit des Knochenstoffwechsels zu zeigen und im weiteren Verlauf der Studie die Auswirkung der Ovariohysterektomie bei diesem Großtiermodell auf den Knochenstoffwechsel anhand von ausgewählten Knochenmarkern zu untersuchen. Die Bestimmung von biochemischen Knochenmarkern hat sich als Osteoporose-Monitoring zur Analyse des Knochenstoffwechsels weit verbreitet. Bei Frauen konnte in diesem Zusammenhang eine Abhängigkeit vom Zyklus nachgewiesen werden. Für diese Untersuchung wurden 16 weibliche intakte Minipigs nach Gewicht randomisiert in drei Versuchsgruppen eingeteilt. Alle Tiere erhielten ein bedarfsgerechtes Futtermittel, wobei der Calciumgehalt in zwei Gruppen 0,69% und in der dritten Gruppe 0,9% betrug. Die Tiere einer Gruppe wurden nach 65 Wochen ovariohysterektomiert (OHX) und noch weitere 8 Wochen betrachtet. Während des gesamten Versuchszeitraums wurden zu verschiedenen Zeitpunkten Blutproben entnommen. In diesen Proben wurden zur Kontrolle des Zyklusstands die Hormone Progesteron und Östradiol und zur Beurteilung des Knochenstoffwechsels die Marker Knochenspezifische Alkalische Phosphatase (BAP) und Pyridinolin (PYD) bestimmt. Die Entwicklung der Knochenmarker BAP und PYD zeigte vor Ovariohysterektomie einen Zusammenhang mit dem altersbedingten Wachstum, wobei bei Pyridinolin ein starker Effekt im Zusammenhang mit der Calciumreduktion zu beobachten war. Dies kann auf einen Anstieg von Parathormon und Calcitriol bei gleichzeitiger Aktivierung der Osteoklasten zurückzuführen sein. Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Zyklus und Knochenstoffwechsel konnte nicht belegt werden. Es ist zu überlegen, ob dieser Zusammenhang eventuell in einem Versuch mit größerer Tierzahl und häufigeren Blutentnahmen über einen längeren Zeitraum gezeigt werden könnte. Nach Ovariohysterektomie konnte der high turnover des Knochenstoffwechsels in einem deutlichen Anstieg der BAP-Konzentration in Woche 4 post OHX gezeigt werden. Bei der Bestimmung von Pyridinolin zeigte sich zu den jeweiligen Probezeitpunkten kein Effekt der OHX. Diese Studie bestätigt den Nutzen des Minipigs als Osteoporosemodell im Hinblick auf die Verwendung des Knochenformationsmarker Knochenspezifische Alkalische Phosphatase, um dynamische Knochenturnovervorgänge darzustellen.

Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der Organtemperatur während der Ischämie auf den mikrovaskulären Ischämie-Reperfusionsschaden systematisch zu analysieren. Um dies zu ermöglichen wurde im ersten Abschnitt der vorliegenden Arbeit ein geeignetes Tiermodell etabliert. Das entwickelte Modell ermöglichte eine reversible in situ Ischämie mit anschliessender Reperfusion des linken Leberlappens der Maus. Während der Ischämie konnte der ischämische Leberlappen genau auf die gewünschte Temperatur eingestellt und konstant gehalten werden. Abgesehen von der unterschiedlich eingestellten Organtemperatur, herrschten bei allen Versuchsgruppen gleiche Bedingungen. Weder bei der Körperkerntemperatur noch bei dem mittleren arteriellen Blutdruck gab es signifikante Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen. Nach darauffolgender Reperfusion ermöglichte das Modell eine intravitalmikroskopische Analyse der Mikrozirkulation und anschliessende ex vivo Messungen vieler Schadensparameter. Damit ist es gelungen, ein geeignetes Tiermodell zur systematischen in vivo Analyse des singulären Einflusses verschiedener Organtemperaturen auf den hepatischen Ischämie-Reperfusionsschaden der Maus, zu etablieren. Die Ergebnisse wiesen, in Übereinstimmung mit der Literatur, einen ausgeprägten Ischämie-Reperfusionsschaden nach normothermer Ischämie auf. Dabei war die sinusoidale Perfusionsrate signifikant reduziert, es trat eine deutliche Zunahme der Leukozyten-Endothelzell-Interaktion auf und es folgte eine massive Freisetzung der Leberenzyme AST/GOT und ALT/GPT. Erstaunlicherweise konnten bereits durch eine milde Hypothermie von 26°C sämtliche Schadensparameter auf das Niveau der Shamgruppe reduziert werden. Entgegen der Erwartung scheint es keinen linearen Zusammenhang zwischen Organtemperatur und Ausmaß des mikrovaskulären Schadens zu geben. Vergleichbar mit den Ergebnissen der Mikrozirkulation war nach normothermer Ischämie auch eine Vielzahl apoptotischer Zellen zu verzeichnen. Nahezu 17% der Hepatozyten waren TUNEL-positiv und die Aktivität der apoptose-spezifischen Caspase-3 nahm um etwa das vierfache zu. Auch hier bewirkte bereits ein mildes Abkühlen des ischämischen Leberlappens auf 31,5°C eine vollständige Protektion der Leberzellen vor Apoptose. Es zeigte sich damit auch hier kein linearer Zusammenhang zwischen Organtemperatur und Ausmaß einer Apoptoseinduktion. Der Verdacht auf eine durch Kälte induzierte Apoptose konnte sich in diesem Versuchsaufbau nicht erhärten. Nach 90-minütiger Ischämie bei 4°C waren, wie auch in der Shamgruppe, weniger als 1% TUNEL-positive Zellen zu verzeichnen und ein Anstieg der Caspase-3-Aktivität blieb vollständig aus. Bei der Betrachtung, ob es sich bei der Zellschädigung um nekrotischen oder um apoptotischen Zelltod handelt, ergaben die verwendeten Messmethoden deutliche Hinweise für beide Arten des Zelltodes.

Der Bedarf nach schnellen, schmerzarmen und erfolgreichen Wurzelkanalbehandlungen steigt. Einer der wichtigsten Parameter, der über den Erfolg oder Misserfolg einer Wurzelkanalbehandlung entscheidet, ist die vollständige Entfernung der Bakterien und Gewebereste aus dem Wurzelkanal. In der vorliegenden Studie sollte an Hand einer tierexperimentellen in vivo Untersuchung gezeigt werden, in wie weit die Abgabe eines Stromimpulses zu einer Veränderung des Weichgewebes im Kanal und am Periapex führt. Nach vorangehender endometrischer Längenbestimmung führt das Endox-Gerät durch Applikation von hochfrequentem Wechselstrom im Wurzelkanal zur Gewebskoagulation. Die Oberkiefermolaren des ersten Quadranten von insgesamt 21 weiblichen Wistar-Ratten wurden behandelt und okklusal mit Harvard-Zement verschlossen. Drei Tiere wurden als Kontrollgruppe in Narkose gelegt, ohne die Molaren zu behandeln. Die Ratten wurden nach 1, 90 und 180 Tagen geopfert und das zu untersuchende Gewebe entnommen. Es wurden histologische Schnittbilder angefertigt und mit einem Lichtmikroskop ausgewertet. Die Gesundheit der Tiere war über den Zeitraum der Untersuchung gut. Es konnte keine Einschränkung des Allgemeinempfindens auf die Behandlung mit Endox® zurückgeführt werden. Genauso hatte die Narkose keine nennenswerte Auswirkung auf den Versuch. Die endometrische Längenkontrolle war aufgrund der zu kurzen Wurzeln nicht möglich. Der okklusale Verschluss mit Harvard-Zement hielt nicht über den gesamten Zeitraum der Untersuchung. Die intraorale Untersuchung ergab intakte Füllungen in der 1-Tages-Versuchsgruppe. Die restlichen Versuchsgruppen wiesen Füllungsverlust auf, welcher mit der Kaufunktion von Nagetieren in direkter Verbindung steht. In der 1-Tages-Versuchsgruppe zeigten sich geringgradige thermische Schäden im unmittelbar dem Zement angrenzenden Bereich. Das Wurzelkanallumen war vollständig sauber. In wenigen Kanälen fanden sich einzelne verkochte Gewebereste, die auf die Wirksamkeit der Gewebskoagulation hindeuten. Die 90- und 180-Tages Versuchsgruppe wiesen chronische Entzündungen im Wurzelkanalbereich und dem Desmodont auf. Diese wurden durch den Verlust der okklusalen Füllungen ermöglicht. In keiner der drei Versuchsgruppen konnten Unterschiede zwischen ein- und drei- bzw. fünfmaliger Impulsabgabe festgestellt werden. Dies muss jedoch auf die Kürze des Wurzelkanals zurückgeführt werden, in dem schon ein Impuls ausreicht, um das Gewebe vollständig zu verdampfen. Die statistische Auswertung ergab keinen Zusammenhang zwischen dem Füllungsgrad und der Entzündung, obwohl das klinische Ergebnis eindeutig ist. Der Grund liegt in der geringen Stichprobenzahl. Die Ergebnisse der 1-Tages-Versuchsgruppe werden ausschließlich auf die Behandlung mit Endox® zurückgeführt. In dieser Gruppe konnte die Wirksamkeit der Gewebskoagulation bis in die Tiefen der Dentintubuli gezeigt werden. Die geringgradige thermische Alteration im Desmodont war zu erwarten, da die Dicke des Dentinmantels nicht derjenigen des menschlichen Zahnes entspricht. Insgesamt kann man die Ergebnisse dieser Studie als erfolgsversprechend einstufen. Es konnte gezeigt werden, dass das Endox-Endodontiesystem in vivo bei richtiger Handhabung in der Lage ist, das Wurzelkanallumen vollständig von Geweberesten zu befreien. Die Reaktionen im Desmodont und am Periapex entsprechen einer physiologischen Reaktion auf die Wurzelkanalaufbereitung. Die Anwendung ist einfach und zeitsparend. Das Endoxgerät ist für die schnelle Bakterienreduktion, wie sie bei der Behandlung von Pulpitiden notwendig ist, besonders geeignet. Für den Patienten resultiert daraus eine Verkürzung der Behandlungsdauer verbunden mit einer höheren Erfolgsquote von Wurzelkanalbehandlungen. Darüber hinaus kann das Ausmaß der Röntgendiagnostik auf ein Minimum beschränkt werden. Dies ist besonders interessant bei Behandlung von Kindern und Schwangeren. Durch weitere klinische Studien muss die Einsetzbarkeit am Patienten optimiert werden.

Seltene Erden, eine Gruppe von 17 Übergangsmetallen aus der dritten Nebengruppe des Periodensystems, zu denen unter anderem Lanthan sowie die 14 Lanthanoide von Cer bis Lutetium zählen, werden in China schon seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich in der Tierernährung eingesetzt. Sie werden dort zur Ertrags- und Leistungssteigerung in der Tierproduktion dem Tierfutter beigemengt. So finden sich zahlreiche chinesische Veröffentlichungen, in denen beim Einsatz von Seltenen Erden deutliche Leistungssteigerungen bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Tierarten beobachtet werden konnten. In bisherigen Versuchen an unserem Lehrstuhl für Tierernährung und Diätetik der Tierärztlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München konnten auch unter westlichen Haltungs- und Fütterungsbedingungen leistungssteigernde Effekte durch Gemische Seltener Erden bei Schweinen, Broilern und Ratten nachgewiesen werden. In der vorliegenden Arbeit wurden erstmals sowohl verschiedene Gemische als auch ein einzelnes Seltenes-Erden-Element in jeweils unterschiedlichen Dosierungen und chemischen Verbindungen in mehreren Fütterungsversuchen mit Ratten und Broilern auf ihre Auswirkungen auf Leistungsparameter sowie auf den Intermediärstoffwechsel untersucht. In zwei Fütterungsversuchen mit insgesamt 560 Ratten, die in 56 Versuchsgruppen (n=10) eingeteilt waren, konnten keine positiven Auswirkungen durch eine Supplementierung des Futters mit Seltenen Erden auf Mastleistungsparameter beobachtet werden. Ein Einfluss der Seltenen Erden auf den Intermediärstoffwechsel der Ratten konnte anhand unserer Untersuchungen unter den von uns gewählten Fütterungs- und Haltungsbedingungen nicht bestätigt werden. Des Weiteren wurden zwei Fütterungsversuche mit jeweils 76 Broilern durchgeführt. Hierbei konnte in einem der Versuche durch den Einsatz eines Gemisches an Seltenen Erden eine signifikante Erhöhung der Gewichtszunahmen von bis zu 13 % beobachtet werden. Ebenso kam es zu einer signifikanten Verbesserung der Futterverwertung um bis zu 3,9 %.

In der vorliegenden Arbeit sollte die Auswirkung unterschiedlicher Strahlendosen auf verschiedene Kultivierungsformen der Bronchialschleimhaut und eine Lungenkarzinomzelllinie untersucht werden. Untersuchungen zur Wirkung ionisierender Strahlen auf normales Bronchialepithel sind eher selten, obwohl die Affektion von tumorfreiem umgebendem Gewebe eine wichtige Rolle bezüglich der Nebenwirkungen einer Radiotherapie spielt. Gerade im palliativen Bereich, in dem die endoluminale Bestrahlung von Bronchus-Stenosen einen wichtigen Faktor für die Verbesserung der Lebensqualität darstellt, ist durch den engen Kontakt der Strahlenquelle zum gesunden Bronchialepithel eine Strahlenauswirkung gegeben. Die bisherige Datenlage legt eine relativ hohe Strahlentoleranz des Bronchialepithels nahe. Ob sich diese Ergebnisse bestätigen lassen, sollte anhand verschiedener Bronchial-Epithel-Kultivierungsformen untersucht werden. Primäres Ziel der Untersuchung war die Frage, ob die Art der Kultivierung einen Einfluss auf die Effektivität ionisierender Strahlen hat und ob Tumorzellen eine andere Reaktion zeigen. Die verwandten Modelle waren: - BEAS-2B Zelllinien - Primärkulturen aus Patientenmaterial - dreidimensionale Organkulturen - EPLC-32M1 Tumorzelllinien Als „handelsübliche“ Bronchialepithel-Zelllinie zur Monolayer-Kultivierung wurden die BEAS-2B-Zellen verwendet, hier handelt es sich um immortalisierte, humane bronchoepitheliale Zelllinie, die mit einem Adenovirus 12-SV40 Virus-Hybrid transfiziert war. Zwar sind viele Eigenschaften der normalen Bronchialschleimhaut in diesem Modell vorhanden, aber auch genetische Abweichungen wie Veränderungen des Chromosomensatzes sind beschrieben. Mit zunehmender Passagezahl können die Zellen auch eine kanzerogene Wirkung zeigen. Zum direkten Vergleich wurden Primärkulturen aus Patientenmaterial gewonnen, welche als Monolayer kultiviert wurden. Problematisch war hier die schwierige Kultivierbarkeit. Die dreidimensionalen Organkulturen stellen vom Aufbau her eine in vivo-nahe Kulturform dar. Zentrum der Organkultur ist ein bindegewebiger Kern, welcher von einem respiratorischen Epithel umgeben ist. Morphologisch ist das kultivierte Epithel nicht von dem in vivo zu unterscheiden. Als Tumormodell wurde eine EPLC-32M1 Zelllinie verwandt, die wie die BEAS-2B Linie und die Primärkulturen als Monolayer wachsen. Hier handelt es sich um eine squamöse Karzinom Zelllinie, deren Ursprungsgewebe ein Plattenepithelkarzinom der Lunge war. Die Ähnlichkeit zum Primärtumor ist nur noch gering ausgeprägt. Bekannterweise gehört das Plattenepithelkarzinom der Lunge zu den nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinomen, welche im Vergleich zu Kleinzellern nur eine geringe Strahlensensitivität aufweisen. Als Parameter für die Zellschädigung wurde die Lactatdehydrogenase verwandt, ein zytoplasmatisches Enzym, welches bei Zellmembranläsionen freigesetzt wird. Mit der LDH steht ein klinisch häufig eingesetzter, etablierter Parameter zu Detektion von Zellschäden zur Verfügung. Hier konnte eine Bestimmung im Kulturmedium erfolgen, wodurch Verlaufsbeobachtungen ohne Beeinflussung der Kulturen möglich waren. Ferner wurde die Zellzahlen nach Bestrahlung ermittelt, um eine Aussage über das Zellüberleben machen zu können. Zusammenfassung der Ergebnisse: - Die Organkulturen und Primärkulturen zeigten nach einer Latenz von 48 Stunden nach der Bestrahlung eine gesteigerte LDH-Aktivität, die hier gleichzeitig ihr Maximum erreichte. - Bei der BEAS-2B Linie kam es innerhalb der ersten 24 Stunden zu einem deutlichen LDH-Anstieg. - Tumorzellen zeigten ein gänzlich anderes Verlaufsmuster bezüglich der LDH. Hier kam es nach 3 Tagen zu einem kontinuierlichen Anstieg. - Die Zellzahlen im Organkulturmodell wiesen 4 Tage nach Bestrahlung keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsgruppen auf. - Bei den Primärkulturen und den BEAS-2B Zellen fand sich in den bestrahlten Gruppen eine signifikant, nicht dosisabhängig erniedrigte Zellzahl. - Im Tumorzell-Modell war dosisabhängig eine Zellzahlminderung in den bestrahlten Gruppen zu beobachten. Schlussfolgerungen: Sowohl vom LDH-Verhalten, als auch von den Ergebnissen der Zellzahlbestimmung zeigten sich die dreidimensionalen Organkulturen wenig anfällig für die Wirkung ionisierender Strahlen. Nachdem dieses Modell die in vivo-Situation gut wiederspiegelt, unterstützen die Ergebnisse die Daten, welche eine hohe Strahlentoleranz von Bronchialepithel nahe legen. Von den übrigen Kultivierungsformen scheinen die aus Patientenmaterial gewonnenen Primärkulturen die höchste Strahlenresistenz aufzuweisen, wahrscheinlich sind hierfür Zelleigenschaften verantwortlich, die in den gentechnisch veränderten Zelllinien nicht mehr in der Art und Weise ausgeprägt sind wie in vivo. So nehmen viele intrazelluläre Faktoren wie Zytokine, Wachstumsfaktoren, Proteinkinasen oder auch Onkogene Einfluss auf die Strahlensensibilität einer Zelle. Entscheidend scheint besonders der p53- Status zu sein. Am strahlensensitivsten zeigten sich die BEAS-2B und die EPLC-32M1 Linien. Das hängt womöglich mit der Veränderung des genetischen Materials durch die Immortalisationsprozesse und die im Vergleich höhere Proliferationsrate zusammen. Möglich ist auch eine erhöhte Strahlensensibilität aufgrund des im Vergleich zu den Organkulturen schwächer ausgeprägten Zell-Zell-Kontaktes, der fehlenden dreidimensionalen Struktur und dem geringeren Anteil differenzierter Zellen. Nicht außer Acht lassen darf man individuelle Einflüsse, welche womöglich in den von Patientenmaterial stammenden Kulturen eine Rolle spielen. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass der dreidimensionale Aufbau und die hierarchische Struktur des Bronchialepithels maßgeblich die Strahlensensibilität beeinflussen. Monolayer sind zur Untersuchung von Strahlenfolgen in vivo nur sehr bedingt geeignet. Ausblick auf zukünftige Fragestellungen: Nachdem in der vorliegenden Arbeit nur eine Tumorzelllinie untersucht wurde, wäre es von Interesse, die Auswirkung ionisierender Strahlung auf verschiedene Lungenkarzinom- Zelllinien zu vergleichen, welche in vivo deutliche Unterschiede in der Strahlenempfindlichkeit aufweisen. Anbieten würde sich hier der Vergleich mit strahlensensiblen kleinzelligen Bronchialkarzinom. Möglicherweise kann auch hier eine dreidimensionale Kultivierung von Tumorzellen aus Patientenmaterial etabliert werden, um einen größeren Zell-Zell-Kontakt im Tumor-Modell zu ermöglichen. Auch wäre hier durch die fehlenden gentechnischen Veränderungen eine bessere Vergleichbarkeit mit der in vivo- Situation möglich. Auch die Untersuchung von Ko-Kulturen aus normaler Bronchialschleimhaut und verschiedenen Bronchialkarzinomzelllinien bietet die Möglichkeit, Auswirkungen von Interaktionen zwischen Normalgewebe und Tumorgewebe nach Einwirkung ionisierender Strahlen näher zu eruieren. Dieses Modell käme der Situation beim Patienten am nächsten. Interessant wäre in diesen Modellen auch die Überprüfung weiterer Zelltod-Parameter. So könnten hier verschiedene Apoptosemarker wie zum Beispiel die Nukleosomen im Überstand verschiedener Ko-Kulturmodelle bestimmt werden, um eine bessere Aussage über das Ausmaß der Zellschädigung zu erhalten. Im Kontext mit der Untersuchung von Nukleosomen scheint auch die Bestimmung von Calcium eine sinnvolle Ergänzung darzustellen. Hier bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, das Verhalten von Zellkulturen nach Bestrahlung, gerade hinsichtlich einer möglichen Resistenzbildung zu untersuchen.

In der Literaturübersicht wird der derzeitige Kenntnisstand zum epizootischen ulzerativen Syndrom (EUS), einer Erkrankung bei zahlreichen Süß- und Brackwasserfischen, die sich innerhalb kurzer Zeit in vielen Teilen der Welt ausgebreitet hat und eine potentielle Bedrohung für europäische Süß- und Brackwasserfische darstellt, zusammengefasst. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zuallererst, eine PCR-Methode geeignet zum Nachweis von Aphanomyces invadans direkt aus erkrankten Fischen zu entwickeln, und weiterhin, die Empfänglichkeit ausgewählter Süßwasser-fischarten, die von Bedeutung für die europäische Aquakultur sind, gegenüber diesem Erreger zu untersuchen. Hierzu wurde eine Semi-Nested PCR-Methode angewandt, die Teile der ITS-Region amplifiziert (Genabschnitte, die zwischen den die ribosomale RNA kodierenden Genen liegen). Die PCR-Methode erwies sich sowohl als hochspezifisch gegenüber allen untersuchten Aphanomyces invadans-Stämmen als auch hochsensitiv. Die Spezifität wurde unter Einsatz von DNA verschiedener Oomyceten, anderer relevanter Pathogene und Kommensalen sowie Wirts-DNA in die PCR untersucht. Die untere Nachweisgrenze der Semi-Nested PCR lag bei Einsatz von genomischer DNA aus Mycel bei 25 fg und bei Einsatz von Aphanomyces invadans-Zoosporen in die DNA-Extraktion bei 0,025 Zoosporen. Um die PCR-Methode an diagnostischen Proben zu testen, wurden Infektionsversuche durchgeführt. Hierzu wurden Blaue Fadenfische (Trichogaster trichopterus) und drei in Deutschland wirtschaftlich bedeutsame Fischarten ausgewählt: Regenbogenforellen (Oncorynchus mykiss), Europäische Welse (Silurus glanis) und Europäische Aale (Anguilla anguilla). 36 Fischen von jeder der vier Spezies wurde intramuskulär eine Aphanomyces invadans-Sporensuspension injiziert. Während eines Versuchszeitraumes von 35 Tagen wurden laufend Fische zu vorher festgelegten Entnahmezeitpunkten euthanasiert, auf Hautveränderungen untersucht und Probenmaterial aus dem Injektionsbereich für die PCR-Untersuchung und eine histopathologische Untersuchung entnommen. Die Fadenfische und die Welse zeigten im Versuchsverlauf deutlich sichtbare, teilweise ulzerative Hautläsionen. Während bei der histopathologischen Untersuchung der Fadenfische die EUS-typischen mykotischen Granulome, die die Hyphen umschlossen, auftraten, konnten bei den Welsen zwar zahlreiche Hyphen nachgewiesen werden, die Entzündungreaktion bestand hier jedoch aus einer losen Anordnung von Makrophagen, wenigen Lymphozyten und Riesenzellen. Bei den Regenbogenforellen traten nur geringgradige, bei keinem Tier ulzerative Hautveränderungen auf. Nur bei vier Regenbogenforellen konnten die EUS-typischen mykotischen Granulome nachgewiesen werden. Keiner der Aale wies makroskopisch sichtbare Hautveränderungen auf mit Ausnahme eines Aals mit einer geröteten Injektionsstelle, der an Tag 2 post infectionem entnommen wurde. Bei diesem Tier konnten mit Hilfe der Grocott-Reaktion lokalisiert einzelne Hyphen sichtbar gemacht werden. Das Auftreten mykotischer Granulome oder einer zellulären Wirtsreaktion konnte bei den Aalen nicht beobachtet werden. Die PCR-Methode wurde für den Nachweis von Aphanomyces invadans aus den Fischen der Infektionsversuche angewandt. Der Erregernachweis gelang bei allen Fischen, die makroskopisch sichtbare Hautläsionen zeigten. Bei den Fadenfischen und den Welsen gelang der Erregernachweis bei allen Versuchsgruppen ab dem ersten Entnahmezeitpunkt an Tag 1 p. i. Die Ergebnisse zeigen, dass die PCR-Methode sich für den Nachweis von Aphanomyces invadans bei erkrankten Fischen eignet. Zur Empfänglichkeit von Europäischen Welsen und Aalen lagen bisher keine Daten vor. Die Ergebnisse der Infektionsversuche liefern klare Hinweise dafür, dass Europäische Welse gegenüber dem EUS empfänglich sind, während Aale nicht und Regenbogenforellen nur geringgradig empfänglich zu sein scheinen.

Die vorliegende Studie prüfte an gesunden Probanden, ob die Reaktionen der Atmung und Standmotorik auf erwartete und unerwartete Störungen des Körpergleichgewichts im Sinne von plastischen Lernprozessen modifzierbar sind. Anhand von Patienten mit degenerativen Kleinhirnatrophien wurde untersucht, ob das Kleinhirn an der Entstehung, Adaptation und Integration derartiger Reaktionsmustern beteiligt ist. Zu Beginn der Versuche wurde die Atmung der Probanden bei ruhigem Stand aufgezeichnet. Gleichzeitig wurden die standmotorischen Reaktionen der Mm. gastocnemius und tibialis anterior, sowie die Körperschwerpunktskräfte registiert. In der ersten Versuchsanordnung wurden unerwartete,rampenförmige Plattformkippungen benützt, die innerhalb verschiedener Abschnitte des Atemzyklus appliziert wurden. Im zweiten Versuchsparadigma wurden dagegen erwartete,kontinuierlich-sinusförmige Plattformbewegungen unterschiedlicher Frequenz verwendet. Unerwartete Plattformkippungen führten bei den gesunden Probanden abhängig vom gestörten, respiratorischen Phasenabschnitt zu einer Verkürzung der Atemphasen, wobei die Exspirationsphase stärker als die Inspirationsphase betroffen war. An den Phasenübergängen war dieser modulatorische Effekt am ausgeprägtesten. Dagegen war die Variabilität der Atmung hier deutlich niedriger als bei Perturbationen innerhalb der frühen und mittleren exspiratorischen Phasenabschnitte. Im Gegensatz zur Atmung ließen sich in den Reaktionen der Muskeln und in dem aus den Kräften ermittelten Schwerpunktstrajektor keine atemphasenabhängigen Veränderungen feststellen. Erwartete Störungen des Körpergleichgewichts induzierten bei den gesunden Probanden eine individuell unterschiedlich starke Kopplung von Atem- und Plattformrhythmus. Diese Kopplung war bei Plattformfrequenzen im Bereich der Atemruhefrequenz am größten. In Richtung der unteren und oberen Grenze des untersuchten Frequenzbereichs, die beim Drittel und Dreifachen der Atemruhefrequenz lag, nahm diese Kopplung ab. Die Reaktionen des M. gastrocnemius waren v.a. bei höheren Frequenzen stärker als die des M. tibialis anterior an die Plattformbewegung gekoppelt. Wie bei der Atmung ließ sich bei den muskulären Reaktionen eine Abnahme der Kopplung in den oberen und unteren Frequenzbereichen feststellen. In allen Versuchsserien zeigten die Patienten eine im Vergleich zu den gesunden Probanden reduzierte respiratorische Anpassungsfähigkeit. Bereits in der Ruhemessung wies die Patientengruppe eine höhere Atemfrequenz bei geringeren respiratorischen Frequenzschwankungen auf. Die unerwarteten, plattforminduzierten Störungen des Körpergleichgewichts führten bei der Patientengruppe zu einer geringeren und kürzeren Modulation der Atmung. Bei den erwarteten Störungen unterschieden sich die Patienten durch eine schwächere Kopplung von Atmung und Plattformbewegung. Bei keiner der untersuchten Versuchsgruppen ließ sich eine Abhängigkeit der standmotorischen Reaktionen von den Bedingungen der Atemtätigkeit nachweisen. Die vorliegende Studie zeigte eine durch unerwartete wie erwartete motorische Störungen ausgelöste, funktionelle Hierarchisierung der atem- und standmotorischen Reaktionen, an der das Kleinhirn durch Adaptation und Integration der Atemmotorik beteiligt war.

Das „Acute Respiratory Distress Syndrome“ (ARDS) ist eine akut auftretende, überwiegend Sepsis-induzierte, inflammatorische Erkrankung der Lunge mit hoher Letalität. Ein komplexes Netzwerk aus proinflammatorischen Zytokinen und Mediatoren initiiert und perpetuiert dabei die pulmonale Entzündungreaktion. Vor diesem Hintergrund steht das Konzept der therapeutischen Suppression dieser Substanzen. Dem Zytokin Interleukin-10 (IL-10) könnte in diesem Zusammenhang aufgrund seines ausgeprägten antiinflammatorischen Wirkspektrums eine Bedeutung zukommen; IL-10 hemmt physiologisch die Synthese und Freisetzung von Entzündungsmediatoren. In tierexperimentellen Untersuchungen bei Sepsis bzw. experimenteller Endotoxinämie konnte die protektive Wirkung von systemisch appliziertem IL-10 auf das Überleben der Versuchstiere sowie die Verminderung der Konzentrationen zirkulierender, proinflammatorischer Mediatoren gezeigt werden. Mit der vorliegenden Studie wurde erstmals untersucht, welche Auswirkungen eine Behandlung mit inhaliertem IL-10 im Hinblick auf die pulmonale und systemische Entzündungsreaktion hat. Da die Tierversuche in der intubierten und kontrolliert beatmeten Ratte durchgeführt werden sollten, musste zunächst ein hierfür geeignetes Verneblersystem entwickelt werden. Die in vitro Evaluation des neu entwickelten Verneblersystems ergab, dass das entwickelte Jetverneblersystem eine für eine alveoläre Deposition geeignete Partikelgröße liefert (d = 2µm). In vivo zeigten die produzierten Aerosolpartikel eine gleichmässige Deposition über die gesamte Lunge. Insgesamt deponierten rund 3.8%(1.3) (Median(IQR)) der vernebelten Ausgangslösung in alveolären Bereichen. Der Vernebelungsprozess beeinflusste weder die Herzfrequenz, den mittleren arteriellen Blutdruck, den arteriellen Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdruck noch die Integrität des Lungenparenchyms und kann daher als sicher angesehen werden. An 24 narkotisierten, kontrolliert beatmeten Ratten wurde die antiinflammatorische Wirkung von IL-10-Aerosol untersucht. Die Induktion des experimentellen Lungenschadens erfolgte durch intravenöse Injektion von Endotoxin (LPS). Die Tiere wurden zufällig einer von drei Versuchsgruppen zugeordnet: Die LPS-Gruppe erhielt eine LPS-Injektion (5mg/kg/KG) ohne therapeutische Intervention. Bei der IL-10-Gruppe erfolgte unmittelbar vor LPS-Injektion eine Behandlung mit IL-10-Aerosol (vernebelte Dosis: ~5μg/Tier; deponierte Dosis: ~0.19 μg/Tier). In einer Kontrollgruppe wurde die Auswirkung von Narkose, chirurgischer Präparation, Beatmung und Aerosolapplikation (Inhalation von PBS als die IL-10-Trägerlösung) evaluiert. Während einer Beobachtungszeit von 6h nach LPS-Injektion wurden kontinuierlich die Hämodynamik und Lungenmechanik sowie stündlich die arteriellen Blutgase und das Butbild bestimmt. Am Ende der Versuche erfolgten eine Bronchoalveoläre Lavage (BAL) sowie die Entnahme von Blut- bzw. Plasmaproben. Wichtigste Zielparameter waren hierbei die pulmonale und systemische Entzündungsreaktion. Durch die Injektion von LPS konnte sowohl systemisch als auch pulmonal eine akute Entzündungsreaktion ausgelöst werden. Zwar führte die experimentelle Endotoxinämie nur zu geringen Verschlechterungen der klinischen Parameter, jedoch zeigte sich sowohl in der BAL als auch im Plasma ein Anstieg der bestimmten proinflammatorischen Mediatoren (TNF-α, IFN-γ, RANTES, IL-1, IL-6). Desweiteren führte LPS zu einer Freisetzung reaktiver Stickstoffradikale aus durch die BAL gewonnenen und ex vivo kultivierten Alveolarmakrophagen. Die Applikation von IL-10-Aerosol senkte die erhöhten Konzentrationen von IFN-γ, RANTES, IL-1 und IL-6 sowohl in der BAL als auch im Plasma. Eine Reduktion der TNF-α-Konzentration war nur in der BAL nachweisbar. Auch die Freisetzung von reaktiven Stickstoffradikalen aus Alveolarmakrophagen wurde durch IL-10-Inhalation suffizient supprimiert. Die Vernebelung von IL-10 vor Induktion einer experimentellen Endotoxinämie zeigte sowohl pulmonal als auch systemisch antiinflammatorische Wirkungen. Basierend auf den hier vorgestellten Befunden können nun weitere Untersuchungen zur Beschreibung der Dosis-Wirkungsbeziehung und zur Bestimmung des Zeitfensters für eine therapeutische Applikation von IL-10-Aerosol nach LPS-Stimulation folgen.

Ziel dieser Untersuchungen war es festzustellen, ob die Haltungsumwelt und die allgemeine Fruchtbarkeitslage im Betrieb Einfluss auf die Embryonenausbeute von Spenderkühen haben. Weiterhin sollte die Bedeutung subklinischer Infektionen der Donorkühe mit Chlamydien für das Spülergebnis ermittelt werden. Dazu wurden von Juni 2003 bis Februar 2004 insgesamt 50 Milchviehbetriebe Nordbayerns untersucht, die eine Embryonengewinnung durchführen ließen. Berücksichtigt wurden nur laktierende Spenderkühe der Rasse Fleckvieh die, gemessen anhand des Anteils transfertauglicher Embryonen an der Gesamtausbeute von Embryonen und Eizellen, gute (> 66 %) bzw. schlechte (< 33 %) Spülergebnisse zeigten. Alle Spender waren zu Beginn der Behandlung klinisch und gynäkologisch unauffällig, befanden sich zwischen dem 7. und 13. Zyklustag und hatten ein deutlich zu palpierendes Corpus luteum. Die Superovulation wurde mit dem FSH-Präparat Pluset® (Fa. Calier, Spanien) durchgeführt. Am Tag der Embryonengewinnung wurde die Ovarreaktion sonographisch überprüft, wobei als minimale Superovulationsantwort 5 darstellbare Corpora lutea gefordert waren. In der Gruppe mit guten Spülergebnissen (Gruppe A, n = 30) wurden im Mittel 20,1 Embryonen bzw. Eizellen gewonnen. Der Anteil transfertauglicher Embryonen betrug durchschnittlich 84,6 %. Die durchschnittlichen Ergebnisse in Gruppe B (n = 20) waren mit 14,4 Embryonen/Eizellen und 16,7 % tauglichen Embryonen pro Spülung signifikant schlechter als in Gruppe A (p < 0,05). Bei der sonographischen Untersuchung am Tag der Embryonengewinnung konnten in Gruppe A durchschnittlich 17,5 Gelbkörper, in Gruppe B 15,8 Gelbkörper diagnostiziert werden (p > 0,05). Die Gesamtzahl der sonographisch diagnostizierten persistierenden Follikel lag bei Spendertieren mit guter Embryonenausbeute (Gruppe A) bei durchschnittlich 1,2. Spender mit schlechtem Spülergebnis (Gruppe B) hatten im Mittel 1,9 persistierende Follikel, wobei die Differenz zwischen den Gruppen nicht signifikant war (p > 0,05). Tendenziell hatten Kühe der Gruppe B (50 %) häufiger Follikel mit mehr als 20 mm Durchmesser als Tiere der Gruppe A (26,7 %). Für den Anteil der Spendertiere mit Schwergeburten sowie für die Inzidenz puerperaler und postpuerperaler Erkrankungen konnte zwischen den Versuchsgruppen kein Unterschied festgestellt werden. Kühe mit einem geringen Anteil transfertauglicher Embryonen hatten jedoch durchschnittlich eine signifikant längere Rastzeit bis zur Embryonengewinnung (Gruppe B: 185,5 Tage) als Spender mit guter Embryonenausbeute (Gruppe A: 127,0 Tage; p < 0,05). Bei einem Vergleich der Herkunftsbetriebe der Spenderkühe war für die Parameter Bestandsgröße, Stallsystem, Körperkondition und Gesundheitsstatus der Herden kein Zusammenhang zur Embryonenausbeute zu erkennen. Für die Beurteilung der Herdenfruchtbarkeit wurden folgende Kennzahlen berechnet: Brunsterkennungsrate, Differenz zwischen Verzögerungszeit und Untergrenze 1.Belegung-1.Trächtigkeitstag, Zwischenkalbezeit, erwartete Zwischenkalbezeit, Rastzeit, Verzögerungszeit, Erstbesamungserfolg, Trächtigkeitsindex, Trächtigkeitsrate, Abgangsrate wegen Unfruchtbarkeit und Abortrate. Dabei ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen. Mit Hilfe eines ELISA konnten bei 22 der 50 untersuchten Spender (44 %) Antikörper gegen Chlamydien diagnostiziert werden. Mittels PCR gelang der spezifische Nachweis von Chlamydophila abortus-DNA aus dem Uterus bei 38 % der Spender (n =19). Ein Einfluss direkt oder indirekt nachgewiesener Chlamydien auf die Embryonenausbeute wurde nicht festgestellt. Der unterschiedliche Spülerfolg in den Versuchsgruppen der vorliegenden Studie war durch Parameter des Betriebs- und Fruchtbarkeitsmanagements nicht hinreichend zu erklären. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Spendertiere im ET eine Sonderstellung in der Herde einnehmen, da ihnen seitens der Tierhalter und der ET-Fachkräfte eine verstärkte Betreuungsintensität zu Teil wird. Dennoch ist bei einer akuten Verschlechterung der Herdenfertilität eine Aufklärung möglicher Ursachen zu empfehlen, da die Spendertiere auch subklinisch von negativen Umweltfaktoren belastet sein können.

Zur Ursachenfindung neurokognitiver und neurologischer Schädigungen nach EKZ und zur Entwicklung neuroprotektiver Strategien beim Menschen soll ein Tiermodell entworfen werden. Mit Hilfe des modifizierten Hole-Board-Tests nach OHL (mHBT) (OHL und FUCHS 1998) und einer Reihe neurologisch-motorischer Tests werden die Auswirkungen einer nicht pulsatilen, normothermen und vollständigen EKZ von 90minütiger Dauer an der Ratte untersucht, wobei entweder ein modifizierter Neugeborenenoxygenator oder ein speziell an die Größe der Ratte adaptierter Oxygenator Einsatz finden. Insbesondere neurokognitive und neurologisch-motorische Beeinträchtigungen als Folge des operativen Eingriffs sind zu erfassen. Es werden vier Versuchsgruppen gebildet, auf welche männliche Sprague Dawley Ratten randomisiert verteilt werden. Durch das Auftreten eines postoperativen Infekts der oberen Atemwege in zwei Tiergruppen (n = 8), erfolgt die Bildung einer zusätzlichen Versuchsgruppe. Die fünf Versuchsgruppen (n = 45) setzen sich wie folgt zusammen: Kontrollgruppe (n = 7): 2-stündiges Verbringen in den Operationsbereich, ohne Narkose und Operation; Sham-Gruppe (n = 10): identische Kanülierung und identisches zeitliches und anästhesiologisches Protokoll wie EKZ-Gruppen, kein Anschluss an die EKZ; Gruppe EKZ/NGO (n = 10): Durchführung einer nicht pulsatilen, normothermen (37,5°C) und vollständigen EKZ über 90 Minuten, Einsatz eines Neugeborenenoxygenators (Füllungsvolumen = 34 ml); Gruppe EKZ/RO (n = 10): Durchführung einer nicht pulsatilen, normothermen (37,5°C) und vollständigen EKZ über 90 Minuten, Einsatz eines Rattenoxygenators (Füllungsvolumen = 4 ml); Infektgruppe (n = 8): 6 Sham-Tiere und 2 EKZ-Tiere, bei denen es im Zeitraum der Operation zu einer Infektion der oberen Atemwege kam. Alle Tiere erlernen in einer 14-tägigen präoperativen Lernphase den mHBT. Nach der Operation wird der Test täglich über 21 Tage fortgesetzt. Beim mHBT sind 3 der 15 Löcher auf dem Hole-Board markiert und mit Futterbelohnungen versehen. Die Tiere lernen, dass nur in den markierten Löchern, Belohnungen zu finden sind. Jedes Tier absolviert pro Tag drei/zwei Durchläufe, wobei die Lochkombinationen jeden Tag wechseln. Mit dem Test können die kognitiven Leistungen des deklarativen Gedächtnisses und des Arbeitsgedächtnisses, sowie verschiedene Verhaltensparameter beurteilt werden. Das Allgemeinbefinden und der neurologische Status der Tiere werden anhand neurologisch-motorischer Tests überprüft. Zusätzlich wird täglich das Körpergewicht sowie der Futter- und Wasserverbrauch protokolliert. In der Infektgruppe kommt es in den Tagen nach der OP zu einer vorübergehenden signifikanten Verschlechterungen aller Gedächtnisparameter. Ebenso treten Verhaltensänderungen wie eine verringerte Motivation und eine Zunahme des Putzverhaltens im Verlauf der Infektion auf. Auch der Anstieg des prozentualen Körpergewichts ist postoperativ gegenüber den Kontrolltieren signifikant verzögert. In beiden EKZ-Gruppen sowie in der Kontroll- und Sham-Gruppe finden sich postoperativ keine neurokognitiven und keine signifikanten neurologischen Defizite. Es findet sich kein Hinweis auf zerebrale Schädigungen. Das vorliegende EKZ-Modell führt bei der jungen und gesunden Ratte zu keinen neurokognitiven und signifikanten neurologischen Schäden, was dafür spricht, dass die EKZ bei einem Patientengut mit niedrigem Risiko für Komplikationen keine negativen Auswirkungen hat.

Der vasoaktive Einfluss von drei etablierten Injektionsanästhesie-Methoden wird im Hinblick auf Bolusgaben, wie sie zum Vertiefen einer bestehenden Allgemeinanästhesie angewendet werden, für das Kaninchen sonographisch an der A. carotis communis und der Aorta abdomi-nalis untersucht. In Ergänzung dazu werden echokardiographische Messungen und ein Herz-Kreislauf-Monitoring durchgeführt. In einer experimentellen Studie wird bei insgesamt 34 Kaninchen der Einfluss einer Propofol (PROP)-Monoanästhesie, einer Ketamin-Xylazin (KX)-Kombinationsanästhesie und einer Medetomidin-Midazolam-Fentanyl (MMF)-Kombinationsanästhesie auf die Vasoaktivität getestet. Nach Narkoseeinleitung mit den jeweils zu untersuchenden Anästhetika in gebräuch-licher Dosierung werden die Kaninchen intubiert und mit 100 % Sauerstoff versorgt bzw. kontrolliert beatmet. Die Versuche gliedern sich in drei Abschnitte, in denen nacheinander die auf eine Testbolus-Applikation der zu untersuchenden Anästhetika hin eintretenden Verände-rungen an der A. carotis communis, der Aorta abdominalis und dem Herzen über einen Mess-zeitraum von jeweils 10 Minuten sonographisch dargestellt werden. In der MMF-Versuchsgruppe wird in einem vierten Versuchsabschnitt die Wirkung der Antagonisten Ati-pamezol-Flumazenil-Naloxon (AFN) bis zum vollständigen Erwachen der Tiere an der A. carotis communis untersucht. Im Rahmen der sonographischen Untersuchungen wird der Gefäßdurchmesser, die maximale systolische (MSB) und die maximale enddiastolische Blutflussgeschwindigkeit (MEB) der A. carotis communis und der Aorta abdominalis sowie der endsystolische und der enddiastoli-sche linksventrikuläre Durchmesser und die fractional shortening des Herzens bestimmt. Das Monitoring schließt die Bestimmung der Herzfrequenz, des endexspiratorischen CO2-Partialdrucks, der peripheren Sauerstoffsättigung, des systolischen, diastolischen und mittle-ren Blutdrucks sowie die Aufnahme der Amplitude einer plethysmographischen Kurve ein. Die Ergebnisse der Studie demonstrieren, dass alle drei Anästhesiemethoden eine vasoaktive Wirkung an den untersuchten Gefäßen ausüben. Ein Propofol-Bolus führt dabei sowohl an der A. carotis communis als auch an der Aorta abdominalis zu einer für 5 bis 7 Minuten nach Bolusgabe signifikanten Vasokonstriktion bei gleichzeitiger Zunahme der MSB und Abnahme der MEB und des Blutdrucks. Ein KX-Bolus bewirkt an beiden Gefäßen eine entsprechend lang anhaltende signifikante Vasodilatation bei gleichzeitiger Abnahme der MSB und Zu-nahme des Blutdrucks. Die MEB ist nur in der A. carotis communis signifikant vermindert. Ein MMF-Bolus führt an der A. carotis communis zu keiner signifikanten Veränderung des Gefäßdurchmessers, während er an der Aorta abdominalis kurzfristig signifikant zunimmt. Die MSB ist in beiden Gefäßen signifikant vermindert, während die MEB nur in der Aorta abdominalis signifikant abfällt. Der Blutdruck ist nur in der ersten Minute nach Bolusgabe signifikant erhöht. In allen drei Versuchsgruppen nähern sich die Werte für den Gefäßdurch-messer bei beiden Gefäßen innerhalb des 10-minütigen Messzeitraumes wieder vollständig den Ausgangswerten an, während der Einfluss der Anästhestika auf die MSB und MEB nur an der A. carotis communis innerhalb des Messzeitraumes vollständig reversibel ist. Neben der vasoaktiven Wirkung lässt sich für alle drei Anästhesieverfahren eine negativ-inotrope und -chronotrope Wirkung nachweisen, die in der KX-Gruppe am stärksten und in der PROP-Gruppe am geringsten ausgeprägt ist. Durch die Erkenntnisse der Studie erweitert sich das Wissen über die untersuchten Anästhe-tika bezüglich ihrer kardiovaskulären Wirkungen nach Bolusgaben. Dieses Wissen ermöglicht nicht nur eine enorme Verbesserung der Standardisierung experimenteller Studien der Athero-sklerose- und Diabetesforschung, sondern trägt darüber hinaus dazu bei, Anästhetika-induzierte kardiovaskuläre Reaktionen insbesondere bei Risikopatienten richtig einzuschätzen und zu stabilisieren.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein chronisches Modell zur minimal-invasiven Organperfusionsmessung am Kaninchen vorzustellen. Hierzu musste als Voraussetzung für die chronischen Messungen die Implantation eines Portkathetersystems in den linken Ventrikel etabliert werden. Mit Hilfe der Portkatheter wurde der regionale Blutfluss zu verschiedenen Zeitpunkten bei gesunden Kontrolltieren und in einer Pilotstudie bei Tieren mit experimentell induzierter Peritonitis bestimmt. Die Messung der Perfusion erfolgte mit fluoreszenzmarkierten Mikrosphären (Latexkugeln mit 15 mm Durchmesser). Aus der Anzahl der im präkapillären Stromgebiet arretierten Mikrosphären kann der regionale Blutfluss in verschiedenen Organen qualitativ und, bei gleichzeitiger Gewinnung einer Referenzprobe, quantitativ in ml pro g Organgewebe pro Minute erfasst werden. Die Implantation des Portsystems wurde unter perioperativer Antibiotikaprophylaxe bei weiblichen weißen Neuseeland-Kaninchen (n = 30, 3,8 ± 0,3 kg KG) in Medetomidin/Ketamin-Anästhesie durchgeführt. Speziell entwickelte Portkatheter wurden über die Arteria carotis communis mit der Katheterspitze in den linken Ventrikel eingeführt. Perioperativ erfolgte die kontinuierliche intraarterielle Blutdruckmessung sowie eine Bestimmung der Herzfrequenz und der Sauerstoffsättigung. Prä- und postoperativ wurden Blutproben zur Bestimmung der S100-b-Serumkonzentration als Marker einer cerebralen Ischämie entnommen. Nach einem Erholungszeitraum von 2 bis 4 Wochen wurden zwei Versuchsgruppen untersucht. Zunächst wurde bei einer Versuchsgruppe (n = 16, 3,7 ± 0,4kg) zu sieben Zeitpunkten (0, 2, 24, 26, 48, 72 und 96 Stunden nach Versuchsbeginn, t1 – t7) je eine Mikrosphäreninjektion durchgeführt. Bei einer zweiten Versuchsgruppe, der Peritonitisgruppe (n = 4, 3,5 ± 0,4kg) wurde zu den gleichen Zeitpunkten unter den gleichen Narkosen bzw. Sedierungen je eine Mikrosphäreninjektion durchgeführt, darüber hinaus wurde zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine „cecal ligation and puncture“ zur Auslösung einer kotigen Peritonitis mit nachfolgender septischer Allgemeinerkrankung durchgeführt, welche dann zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 revidiert, die Bauchhöhle gespült und der Peritonitisherd saniert wurde. Die Anlage der linksintraventrikulär inserierten Portkatheter war bei 29/30 (97%) Tieren innerhalb von 71 ± 9 Minuten problemlos möglich. Weder intra- noch postoperativ kam es zu signifikanten, katheterassoziierten Rhythmusstörungen, Blutdruckabfällen (MAP präop. 73 ± 2 mmHg vs. postop. 71 ± 2) oder Hypoxieereignissen (SaO2 präop. 84 ± 2% vs. postop. 95 ± 2). Durch eine speziell modifizierte mikrochirurgische Technik war das Einbringen des Katheters im Bereich der Vorderwand der Arteria carotis communis unter Aufrechterhaltung der Durchgängigkeit des Gefäßes und somit unter Erhalt der zerebralen Perfusion möglich. So war klinisch bei keinem der Tiere eine postoperative zerebrale Ischämie nachweisbar. Die S100-b-Serumkonzentration zeigte postoperativ keinen signifikanten Anstieg (präop. 1,6 ± 0,4 ng/dl vs. postop. 1,8 ± 0,4). Das Ausgangsgewicht der Tiere wurde innerhalb weniger Tage wieder erreicht. Durch Sektion wurde die korrekte Katheterlage bei 26/29 Tieren (90%). In der Kontrollgruppe konnte gezeigt werden, dass minimal-invasive Messungen der Perfusion gut toleriert werden. Es war keine Beeinflussung des Blutflusses durch die Mikrosphäreninjektionen und die damit verbundenen notwendigen Narkosen bzw. Sedierungen zu beobachten. Die Perfusion der paarigen Organe Lunge, Gehirn und Niere war im Rechts-Links-Vergleich nicht unterschiedlich. Auch die Analyse der Werte über den gesamten Zeitraum zeigte eine gleichmäßige und nicht signifikant unterschiedliche Perfusion. So betrug die Durchblutung beispielsweise im Gehirn zum Zeitpunkt t1 rechts 1,11 ± 0,31 ml/g/min, links 1,25 ± 0,34, zum Zeitpunkt t7 rechts 0,97 ± 0,44 ml/g/min, links 1,04 ± 0,52, in der Niere bei t1 1,33 ± 0,21 ml/g/min (rechts) vs. 1,53 ± 0,23 (links), bei t7 1,11 ± 0,23 ml/g/min (rechts) vs. 1,05 ± 0,22 ml/g/min (links). Bei der Peritonitisgruppe ließ sich zunächst im Rechts-Links-Vergleich zu den einzelnen Zeitpunkten eine gute Korrelation der Perfusion nachweisen, so dass die vorliegenden Werte reliabel erschienen. In der Lunge war die Durchblutung bei t2 rechts 0,59 ± 0,19 ml/g/min, links 0,66 ± 0,20. Im Vergleich mit der Kontrollgruppe zeigte sich bei stabiler Hämodynamik ein signifikanter Abfall der Durchblutung der von dem septischen Geschehen betroffenen Organe (Niere, Leber, Magen, Lunge), welche sich zum Versuchsende nur langsam wieder erholte. Die Perfusion des Magens fiel zum Beispiel von anfänglich (t1) 0,63 ± 0,14 ml/g/min auf 0,35 ± 0,12 (t3) ab. Die Muskeldurchblutung war jedoch über den gesamten Zeitraum vergleichbar (z.B. t1 0.04 ± 0,01 ml/g/min vs. t4 0,06 ± 0,02). Die hier beschriebene Technik erlaubt somit erstmals die minimal-invasive Messung der Organperfusion beim leicht sedierten Versuchstier über mehrere Tage. Dadurch wird zum einen das bisher erforderliche erhebliche operative Trauma einer intrakardialen Injektion bzw. einer Thorakotomie vermieden und zum anderen die Notwendigkeit einer repetitiven Allgemeinanästhesie. Somit wird die Belastung für die Tiere sowie die unerwünschte Beeinflussung der Untersuchungsergebnisse durch die erwähnten Prozeduren vermindert. Die Insertion des Portkatheters unter der Aufrechterhaltung der zerebralen Perfusion trägt zur Verminderung des Risikos zerebraler Ischämien und kardiozirkulatorischer Dysregulationen bei. Die in diesem Modell notwendige Applikation von Sedativa hatte in der Kontrollgruppe per se keinen Einfluss auf die Organdurchblutung. Bei der experimentell induzierten Peritonitis fand sich eine Umverteilung der Perfusion zu Ungunsten der von der Sepsis betroffenen Organe bei stabiler Makrohämodynamik. Die repetitive Messung des regionalen Blutflusses kann in Zukunft für chronische Untersuchungen zur Perfusionsänderung, z.B. bei der Wundheilung oder in Sepsismodellen, eingesetzt werden.

Zunehmende Kosten und eine steigende Nachfrage nach Fremdblut bei rückläufiger Spendebereitschaft weisen auf die Notwendigkeit von Blutersatzstoffen hin. Bei kritischen Hämoglobinwerten werden beim Einsatz von kristalloiden und/oder kolloidalen Infusionslösungen zur Wiederherstellung der Makrohämodynamik und des Sauerstofftransportes nur unbefriedigende Ergebnisse erzielt. Die in den letzten Jahren entwickelten künstlichen Hämoglobinlösungen weisen bisher positive Ergebnisse auf in Bezug auf die Makrozirkulation. Der Einfluß dieser Lösungen auf die Mikrozirkulation ist derzeit noch wenig untersucht worden. Aus diesem Grunde wurde am Institut für Chirurgische Forschung eine experimentelle Studie am validierten Rückenhautkammermodel am Syrischen Goldhamster durchgeführt. In dieser Studie wurden die Auswirkungen des künstlichen Sauerstoffträgers DCLHbTM auf die Mikrozirkulation und die Gewebeoxygenierung mit unterschiedlich lang gelagerten Erythrozytenkonzentraten verglichen. Als Modell diente die Rückenhautkammer am Syrischen Goldhamster. Zur Untersuchung der Mikrozirkulation diente das Intravitalmikroskop. Insgesamt beinhaltet dieser Teil der Studie 5 verschiedene Gruppen mit je 8 Versuchstieren (DCLHbTM n=8; Syngenes Vollblut n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 1 Tag gelagert n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 11-14 Tage gelagert n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 24-28 Tage gelagert n=8). Die Gewebeoxygenierung wurde unter Zuhilfenahme der Mehrdraht-Oberflächensonde analysiert. Diese Messung erfolgte in 4 weiteren Gruppen von 7 bzw. 8 Versuchstieren. (DCLHbTM n=8; Syngenes Vollblut n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 1 Tag gelagert n=7; Syngene Erythrozytenkonzentrate 24-28 Tage gelagert n=7). Die Applikation der entsprechenden Blutkonzentrate erfolgte durch isovolämische Austauschtransfusion. Die folgenden mikrozirkulatorischen Parameter wurden mit Hilfe der Intravitalmikroskopie quantitativ erfaßt: Gefäßdurchmesser, postkapilläre venoläre Blutfließgeschwindigkeit, Funktionelle Kapillardichte, Leukozyten/Endothel-Interaktion, Extravasation, Scherrate. Zur Beurteilung der Makrohämodynamik wurden kontinuierlich der mittlere arterielle Blutdruck und die Herzfrequenz aufgezeichnet. Zur Beurteilung der lokalen Gewebe-Sauerstoffversorgung wurden für jede der 4 untersuchten Gruppen PO2-Summenhistogramme erstellt.Im Bereich der mikrozirkulatorischen Parameter arteriolärer und postkapillärer venolärer Gefäßdurchmesser traten weder in der DCLHbTM - noch in der Gruppe der 24-28 Tage lang gelagerten Syngene Erythrozytenkonzentrate wesentliche Veränderungen auf. In den übrigen Versuchsgruppen nahm der Gefäßdurchmesser gering, jedoch statistisch signifikant zu. In keiner der zu untersuchenden Gruppen kam es zu einem signifikanten Anstieg der postkapillären venolären Blutfließgeschwindigkeit. Die ermittelten Werte der rollenden, adhärenten sowie nicht adhärenten Leukozyten waren starken jedoch statistisch nicht signifikanten Schwankungen unterworfen. In Bezug auf die endotheliale Integrität waren geringe Zunahmen der arteriolären als auch der postkapillären venolären Extravasation zu erkennen. Statistisch signifikante Unterschiede wurden innerhalb der Arteriolen nur in der Gruppe 11-14 Tage gelagerte Syngene Erythrozytenkonzentrate festgestellt. Die Extravasation aus postkapillaren Venolen erreichte in der Gruppe Syngenes Vollblut statistisch signifikante Werte. Die Funktionelle Kapillardichte nahm statistisch signifikant ab in der Gruppe DCLHbTM. Diese Reduktion war in den anderen Versuchsgruppen nicht zu beobachten. Dagegen nahm die Scherrate lediglich in der Gruppe der 14 Tage lang gelagerten Syngenen Erythrozytenkonzentrate statistisch signifikant ab. Der Einfluß von DCLHbTM auf die Makrohämodynamik bewirkte einen sofortigen signifikanten Anstieg des mittleren arteriellen Blutdruckes bei konstanter Herzfrequenz. In den übrigen Versuchsgruppen kam es zu keinen wesentlichen Änderungen der Makrohämodynamik. Nach Hämodilution mit DCLHbTM trat während des Versuches eine tendenzielle Verbesserung der Gewebeoxygenierung auf. Bei Blutersatz durch frisches Syngenes Vollblut bzw. 1 Tag lang gelagerte Syngene Erythrozytenkonzentrate verbesserte sich der Gewebesauerstoffpartialdruck signifikant. In der Gruppe der 24-28 Tage lang gelagerten Syngene Erythrozytenkonzentrate verbesserte sich die Gewebeoxygenierung nicht. Faßt man die gesamten hier erhobenen Daten der Intravitalmikroskopie und der Gewebesauerstoff-Partialdrücke zusammen, so läßt sich folgende Aussage treffen: ohne wesentliche Beeinflussung und negative Auswirkung auf die Mikrozirkulation führt der Austausch von Syngenem Vollblut, bzw. frischen Erythrozytenkonzentraten zu einer Verbesserung der Gewebeoxygenierung des Skelettmuskels. Sowohl der Austausch von 24-28 Tage gelagerten Syngenen Erythrozytenkonzentraten und der von DCLHbTM bewirkttendenziell eine Verbesserung der Gewebe-pO2-Partialdrücke. Daraus läßt sich ableiten, daß die Transfusion von frischen Erythrozytenkonzentraten nach wie vor die optimale Versorgung der Gewebeoxygenierung darstellt. Dennoch beinhalten die künstlichen Hämoglobinlösungen eine wirksame Möglichkeit zur Aufrechterhaltung des Sauerstofftransportes. Speziell die von Blutgruppen unabhängige, quasi infektfreie künstliche Hämoglobin-Lösung wäre von großer Bedeutung für die Notfallmedizin.

Der Einsatz von allogenen Blutkonserven bei hämorrhagischem Schock ist durch den hohen logistischen Aufwand der Kreuzproben und die Knappheit von Spenderblut limitiert. Deshalb ist die Erforschung eines künstlichen Blutersatzstoffs ein internationales Ziel der chirurgischen und intensivmedizinischen Forschung. Ziel dieser experimentellen Studie war die Analyse der Mikrozirkulation des Pankreas der Ratte nach intravenöser Applikation der modifizierten Hämoglobinlösung Diaspirin cross-linked hemoglobin (DCLHb, HemAssist™). Durch die Anwendung der intravitalen Videofluoreszenzmikroskopie konnte der Perfusionsparameter funktionelle Kapillardichte nach Injektion des Fluoreszeinmarkierten Plasmamarkers HAES als Länge der mit Erythrozyten perfundierten Kapillaren pro Beobachtungsfeld im exokrinen Pankreas quantitativ erfaßt werden. Zur Darstellung der Leukozyten-Endothelzell-Interaktion nach einem Entzündungsreiz erfolgte die Messung der Adhärenz von in vivo mit Rhodamin 6G gefärbten Leukozyten am Endothel postkapillärer Pankreasvenolen. Diese Parameter wurden unter folgenden Versuchsbedingungen erhoben: 1) Unter Kontrollbedingungen erfolgte eine intravenöse topload-Infusion von DCLHb in zwei Versuchsgruppen (je n=7) in einer Dosierung von 400 und 1400 mg/kg Körpergewicht. 2) Durch temporäre Okklusion aller vier das Pankreas versorgenden Arterien über 1h wurde eine postischämische Pankreatitis induziert; zu Beginn der Reperfusion erfolgte eine topload-Infusion von DCLHb (400 mg/kgKG). 3) Zur Auslösung eines hämorrhagischen Schocks wurde Tieren arterielles Blut bis zum Erreichen eines mittleren arteriellen Blutdrucks von 40 mmHg entnommen; dieser Blutdruckwert wurde durch weitere Entnahme von Blut über 60 Minuten konstant gehalten. In zwei Therapiegruppen wurde den Tieren Vollblut bzw. DCLHb appliziert, wobei das gegebene dem entnommenen Blutvolumen entsprach. In allen drei Untersuchungen erhielten Tiere in identisch behandelten Kontrollgruppen isovolämische Infusionen einer kolloidalen Hydroxiäthylstärkelösung (HAES). Die Analyse der Mikrozirkualtion am ausgelagerten Pankreas erfolgte an drei unterschiedlichen Meßzeitpunkten über einen Beobachtungszeitraum von 120 Minuten nach Injektion der Lösungen. Zur zusätzlichen Charakterisierung des inflammatorischen Schadens des Pankreas wurde in den beiden topload Studien die Messung der Amylaseaktivität und der Konzentration von Interleukin-6 im Serum durchgeführt. In der Schockstudie wurde die Lipidperoxidation im Pankreasgewebe mittels TBARM-Assay quantifiziert. Unter Zuhilfenahme dieser Methodik konnten die eingangs gestellten Fragen wie folgt beantwortet werden: 1) Unter Kontrollbedingungen beobachteten wir nach Infusion von 1400 mg/kg KG DCLHb eine Zunahme der funktionellen Kapillardichte um 18% im Vergleich zu der mit HAES beziehungsweise mit 400 mg/kg KG DCLHb behandelten Versuchsgruppe. Die Adhärenz von Leukozyten in postkapillären Venolen und die gemessenen Plasmaparameter blieben unverändert. Somit ergab sich unter Kontrollbedingungen kein Hinweis auf die Auslösung einer Mikrozirkulationsstörung durch DCLHb. 2) Normotherme Ischämie und Reperfusion des Pankreas führten in der mit HAES behandelten Versuchsgruppe im Vergleich zu nichtischämischen Kontrolltieren zum signifikanten Abfall der funktionellen Kapillardichte, zur Zunahme der Leukozyten- Endothel-Interaktion und zu einer Reduktion des mittleren arteriellen Blutdrucks um etwa 31%. Hingegen beobachteten wir nach der topload-Infusion mit DCLHb (400 mg/kg Kg) zu Beginn der Reperfusion eine signifikante Verbesserung der funktionellen Kapillardichte, eine signifikante Reduktion der Leukozyten-Endothel- Interaktion und einer Wiederherstellung des mittleren arteriellen Blutdrucks auf Kontrollwerte. Eine Aggravierung der postischämischen Pankreatitis durch die Infusion von DCLHb konnte in diesem Modell nicht bestätigt werden. 3) Die Primärtherapie mit DCLHb war nach Induktion eines hämorrhagischen Schocks durch die signifikant bessere Wiederherstellung der funktionellen Kapillarperfusion und des mittleren arteriellen Blutdrucks dem Kolloid Hydroxiäthylstärke überlegen und erzielte vergleichbare Werte wie in der Vollblut-behandelten Gruppe. Es kam zu keiner Erhöhung der Adhärenz von Leukozyten in postkapillären Pankreasvenolen bei den mit DCLHb therapierten Tieren. Eine signifikant erhöhte Lipidperoxidation im Pankreasgewebe nach Infusion der beiden Sauerstoff-transportierenden Lösungen im Vergleich zur HAES-Behandlung kann durch die verbesserte Reperfusion erklärt werden. Hinsichtlich der Effektivität als Blutersatztherapie ist die Infusion von DCLHb nach Hämorrhagie mit konserviertem Vollblut vergleichbar. Im Rahmen von klinischen Studien mit DCLHb wurde bei einigen Patienten ein Anstieg der Amylaseaktivität im Serum und in wenigen Fällen eine akute Pankreatitis beobachtet, deren Ursache nicht vollständig geklärt werden konnte. Die aus diesen Veränderungen abgeleitete These, daß DCLHb durch NO-Scavenging, Endothelin-Freisetzung und vermehrte Sauerstoffradikalbildung in der Mikrozirkulation des exokrinen Pankreas eine Pankreatitis-induzierende Wirkung besitzt, konnte durch unsere Versuche widerlegt werden.