HABILITATIONSSCHRIFT

 


Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – University of Veterinary Medicine Hannover – Foundation / Library

Maike Heppelmann

Beurteilung und Beeinflussung der uterinen Involution beim Rind

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-h2752

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Habilitationsschrift, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/h_heppelmann16.pdf

Zusammenfassung

Das Puerperium ist ein wichtiger Zeitraum im Reproduktionsablauf des Rindes. Eine ungestörte uterine Involution nach der Abkalbung legt den Grundstein für eine erfolgreiche Konzeption. Sie wird durch zahlreiche physiologische und pathologische Faktoren beeinflusst. Bisherige Methoden zur Erfassung der Uterusinvolution lassen vor allem eine objektive Beurteilung der Größenreduktion des Uterus vermissen. Deswegen war eine Fragestellung dieser Arbeit die Evaluierung neuer Verfahren zur Überprüfung der uterinen Rückbildung.

Mit Hilfe der Dopplersonographie der Aa. uterinae konnte eine charakteristische Abnahme des uterinen Blutflusses, insbesondere während des Frühpuerperiums, dargestellt werden. Aufgrund der guten Übereinstimmung mit der Größenreduktion des Uterus kann die Dopplersonographie als indirekte, objektive Methode zur Erfassung der uterinen Involution angesehen werden. Interessanterweise war es möglich, uterine Rückbildungsprozesse im Gefäßbett nachzuweisen, die makroskopisch und lichtmikroskopisch bisher nicht erfasst werden konnten und die weit über den puerperalen Zeitraum hinaus stattfinden.

Das Prinzip der Sonomikrometrie beruht auf der Messung der Zeit, die eine Ultraschallwelle für die Zurücklegung der Strecke zwischen zwei piezoelektrischen Kristallen benötigt. Zur Etablierung dieser Methode für die Erfassung der Größenreduktion des Uterus wurden drei Wochen a.p. per Laparotomie vier piezoelektrische Kristalle in longitudinaler Richtung in das Myometrium der großen Kurvatur des graviden Uterushorns implantiert. Die Strecken zwischen den benachbarten Kristallen zeigten die größte Reduzierung mit über 50% am ersten Tag nach der Abkalbung und einen weiteren Rückgang in der zweiten Woche p.p.. Die Sonomikrometrie scheint für eine objektive Beurteilung der uterinen Größenreduktion geeignet zu sein. Bei der Anwendung sollte allerdings bedacht werden, dass nur die Reduktion der Uteruslänge erfasst werden kann und deswegen sollte idealerweise eine Kombination mit einer anderen Untersuchungstechnik erfolgen.

Eine weitere Fragestellung dieser Arbeit war die Untersuchung von physiologischen und pathologischen Einflussfaktoren auf die Uterusinvolution. Die Auswirkung des Zeitpunktes der Ovulation p.p. auf die Fertilität wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Mit Hilfe der transvaginalen Follikelpunktion (FP) wurde experimentell die Ovulation und damit die luteale Aktivität nach der Abkalbung bei Tieren mit und ohne uterine Puerperalstörungen unterdrückt. Dies hatte einen positiven Effekt auf die Größenreduktion des Uterus, bewertet mittels transrektaler Palpation und B-Mode Sonographie. Auch die Elimination der uterinen Inflammation wurde positiv durch die FP beeinflusst, was sich klinisch in einer niedrigeren Prävalenz von eitrigem Vaginalausfluss, pathohistologisch in einer geringergradigen Ausprägung der Endometritis und bei der molekularen Untersuchung in einer verminderten Expression der proinflam-matorischen Zytokine ausdrückte. Persistierende CL traten nur bei den Tieren mit Puerperalstörungen ohne Beeinflussung des Zyklus auf. Zusammengefasst führt eine anovulatorische Phase nach der Abkalbung zu einer Beschleunigung der Uterusinvolution. Für die Anwendung in der Praxis ergibt sich hieraus, dass eine frühe Induktion des Zyklus p.p. vor allem vor dem Hintergrund der Entwicklung persistierender Gelbkörper nicht empfohlen werden kann.

Uterine Puerperalstörungen, wie Metritiden und Retentio secundinarum, haben einen negativen Einfluss auf die Uterusinvolution. Mittels transrektaler Palpation und B-Mode Sonographie zeigte sich eine verzögerte Größenreduktion des Uterus bei erkrankten Tieren. Der uterine Blutfluss war bei Tieren mit Puerperalstörungen im Frühpuerperium erhöht und wies im Gegensatz zu gesunden Tieren keinen weiteren Abfall im postpuerperalen Zeitraum auf. Dies wurde mit den vermehrt auftretenden Angiosklerosen in der Gruppe der erkrankten Tiere in Zusammenhang gebracht. Die verzögerte Elimination der endometrialen Inflammation bei Kühen mit uterinen Puerperalstörungen spiegelte sich in einem erhöhten Vorkommen von eitrigem Vaginalausfluss und einer gesteigerten Expression von proinflammatorischen Zytokinen wider. Bei den gesunden Tieren traten analog zu den andauernden Rückbildungsprozessen im Gefäßbett Veränderungen bei den proinflammatorischen Zytokinen im postpueralen Zeitraum auf. Entgegen den bisherigen Annahmen deutet dies darauf hin, dass auch nach Ende des Puerperiums uterine Involutionsvorgänge stattfinden.

In einer weiteren Studie wurde mit Hilfe der Sonomikrometrie und der transrektalen B-Mode Sonographie der Einfluss von Metritiden und Hypokalzämien auf die Grös-senreduktion des Uterus untersucht. Während Metritiden einen negativen Einfluss auf die Reduktion des Uterushornquerschnittes hatten, führten Hypokalzämien zu einer verzögerten Verringerung der Uterushornlänge. Es wird vermutet, dass die intrauterine Ansammlung von Lochialsekret bei Metritiden für die Vergrößerung des Hornquerschnittes verantwortlich ist. Hypokalzämien führen zu einer herabgesetzten Kontraktilität des Myometriums infolge des erniedrigten Kalziumspiegels; hier scheint vor allem die longitudinale Schicht der Muskulatur betroffen zu sein. Dass diese Auswirkungen auf die uterine Größenreduktion trotz Therapie der beiden Erkrankungen auftraten, unterstreicht die Bedeutung der Prophylaxe dieser Puerperalstörungen.

Die beiden in der vorliegenden Habilitationsschrift beschriebenen Methoden zur Beurteilung der Uterusinvolution stellen eine Erweiterung des diagnostischen Spektrums für künftige experimentelle Studien dar. Die experimentellen Untersuchungen mit einer Inhibition der Ovulation liefern neue Erkenntnisse zu den uterinen Rückbildungs- und Reparationsprozesse während und nach dem Puerperium des Rindes unter physiologischen und pathologischen Bedingungen.

 

Summary

The puerperium is the period between calving and complete uterine involution, which occurs at around 40 days postpartum and constitutes an important phase of the reproductive cycle of the cow. Normal uterine involution depends on numerous physiological and pathological factors and is critical for resumption of ovarian cyclicity and subsequent conception and pregnancy. Many facets of uterine involution have been investigated but the objective assessment of the reduction in uterine size has been elusive. Therefore, one objective of this study was to evaluate new techniques for monitoring macroscopic aspects of uterine involution in dairy cows.

Doppler sonographic examination of the uterine arteries showed a characteristic decrease in uterine perfusion, particularly in the first few days of the puerperium. There was good agreement between the decrease in perfusion and decrease in uterine size and therefore Doppler sonographic monitoring of blood flow in the uterine arteries serves as an indirect objective technique for the assessment of uterine involution. Of note, Doppler sonographic examination allowed for the documentation of a decrease in uterine blood flow beyond the normal puerperium. The decrease continued until day 65 postpartum, which has not previously been detected macroscopically or microscopically.

The sonomicrometry technique is based on the measurement of the time required by ultrasound waves to travel between two piezoelectric crystals. To test the usefulness of this technique for monitoring macroscopic uterine involution, four piezoelectric crystals were implanted into the myometrium along the greater curvature of the gravid uterine horn of seven cows three weeks before the calculated calving date. The largest daily decrease in the distance between neighbouring crystals occurred on the first day postpartum and amounted to more than 50%; another pronounced decrease occurred in the second week postpartum. This study led us to conclude that sonomicrometry is well suited for the objective assessment of macroscopic uterine involution, with the caveat that only the reduction in uterine length can be measured. Therefore, this technique should ideally be combined with another method.

Another aspect of this study was the investigation of physiological and pathological factors affecting uterine involution. There is disagreement among scientists regarding the effect of the time of the first ovulation postpartum on fertility. Using ultrasound-guided transvaginal follicular aspiration, ovulation and subsequent formation of a CL were experimentally suppressed in healthy cows and in cows with puerperal disease. Follicular aspiration had a positive effect on the reduction in uterine size assessed by transrectal palpation and B-mode sonography. Likewise, the elimination of uterine inflammation was enhanced by follicular aspiration as evidenced clinically in a lower prevalence of purulent vaginal discharge, histologically in a milder expression of endometritis and molecularly in a decreased expression of pro-inflammatory cytokines. Persistent CL were limited to cows with puerperal disease that did not undergo follicular aspiration. It appears that a period of anovulation favours uterine involution. Therefore, early hormonal induction of ovulation cannot be recommended, particularly in cows with puerperal disease because of the risk of persistent CL.

Puerperal diseases such as retained fetal membranes and metritis have an adverse effect on uterine involution; affected cows have delayed reduction in uterine size as assessed by means of transrectal palpation and B-mode sonography. Uterine perfusion was increased in the early puerperium in cows with puerperal disease and did not continue to decrease in the postpuerperal period, which was in contrast to healthy cows. We assumed that this was because of angiosclerosis in the uterus of affected cows. Elimination of uterine inflammation was delayed in cows with retained fetal membranes or metritis; purulent vaginal discharge was more common and expression of pro-inflammatory cytokines in the endometrium was higher in these cows than in healthy cows. In healthy cows, changes in expression of endometrial pro-inflammatory cytokines occurred in the postpuerperal period analogous to the continuing involution of the vascular bed, which was mentioned previously. Contrary to conventional wisdom, this suggests that processes related to uterine involution extend into the postpuerperal period.

Sonomicrometry and B-mode ultrasonography were also used to investigate the effect of metritis and hypocalcaemia on uterine involution. Metritis had a negative effect on the reduction of uterine horn diameter and hypocalcaemia negatively affected reduction in uterine length. Accumulation of lochia most likely accounted for the increased uterine horn diameter. Hypocalcaemia causes reduced myometrial contractility, and the longitudinal musculature seems to be affected the most. The effects of hypocalcaemia were apparent despite successful treatment of the cows with calcium, which underlies the importance of measures to prevent hypocalcaemia.

This study evaluated two methods for the assessment of uterine involution in cows: Doppler sonographic measurement of uterine perfusion as an indirect measure of involution, and sonomicrometry as a direct measure of uterine length. These techniques expand the current diagnostic spectrum and will facilitate further experiments on uterine involution. The investigation of the effects of suppression of ovulation by means of follicular aspiration expands our knowledge on uterine involution and reparative processes in healthy cows as well as in those that are ill.

 

keywords

Puerperium, Uterus, Kuh, puerperal period, cow

kb

1.122