Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Ariane Ulrike Jörger

Charakterisierung des Surfactantsystems und

dessen Veränderungen durch

Lungenadenokarzinomatose bei Schafen unter

Berücksichtigung der Selenversorgung

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109163

title (engl.)

Characterisation of the surfactant system in sheep and its changes caused by ovine pulmonary adenocarcinoma considering the selenium supply

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/joergera_ws16.pdf

abstract (deutsch)

In dieser Studie wurde die Ultrastruktur des bronchoalveolären und intrazellulären pulmonalen Surfactants von Schafen charakterisiert. Neben der Erstellung von Orientierungswerten für gesunde Schafe, wurde ein Vergleich zu Veränderungen aufgrund einer ovine pulmonary adenocarcinomatosis (OPA) gezogen. Außerdem konnten mögliche Effekte der nutritiven Selenversorgung (bedarfsgerecht gegenüber marginal) mit einbezogen werden. Es wurden sechs gesunde Schafe (drei mit marginaler, drei mit bedarfsgerechter Selenversorgung) sowie neun Schafe mit OPA (fünf mit marginaler, vier mit bedarfsgerechter Selenversorgung) untersucht. Hierbei wurden folgende Methoden angewendet: die bronchoalveoläre Lavage (BAL), das Pulsating Bubble Surfactometer, die Transmissionselektronenmikroskopie, die Computertomographie sowie die Stereologie und das uniform systematic random sampling.

Es konnte gezeigt werden, dass weder OPA noch eine marginale Selenversorgung die Qualität des Surfactants in seiner Funktion, die Oberflächenspannung (OFS) gering zu halten, deutlich einschränken. Folglich ist der produzierte Surfactant normal und physiologisch, was im Vorfeld nicht erwartet wurde.

Ein erhöhter Anteil an aktiven Surfactant–Subtypen (lamellenkörperähnliche Strukturen und tubuläres Myelin) in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit (BALF) bei OPA unterstützt die Hypothese, dass es im Rahmen der Erkrankung zu einer übermäßigen Surfactantproduktion kommt. Der übermäßig produzierte Surfactant kann vermutlich nicht vollständig in die Grenzflüssigkeit eingebaut werden. Zusätzlich zeigen OPA positive Schafe kleinere, unreife Lamellenkörper in den Typ II Pneumozyten, was ebenfalls durch eine vermehrte Surfactantsekretion bedingt sein könnte. Gesunde Schafe zeigen physiologisch größere Lamellenkörper als andere Spezies. Folglich handelt es sich bei der für OPA typischen Vermehrung von Lungenflüssigkeit vermutlich zumindest zum Teil um Surfactant. Einen Hinweis auf Ödembildung in den Lungen, die ebenfalls ursächlich für die übermäßige Bildung von Lungenflüssigkeit hätte sein können, gab es bei den untersuchten Proben nicht. Weder die pathomorphologische Untersuchung in einer vorangegangenen Studie (HUMANN-ZIEHANK et al. 2011b) noch die elektronenmikroskopische Untersuchung in dieser Studie zeigten einen Hinweis auf interstitielle Ödembildung.

Eine Lungenparenchymvolumenbestimmung nach Cavalieri wies erhebliche individuelle Schwankungen bei den Kontrollschafen auf. Gleichzeitig sind Schwankungen bei OPA Schafen durch den jeweiligen Tumorgrad und damit einhergehende höhere Parenchymanteile plausibel.

Die hier untersuchten Schafe waren in der Lage, den darstellbaren Selenmangel bezüglich aller untersuchten Surfactant-Parameter zu kompensieren. Es sind weiterführende Versuche wünschenswert, welche sich mit intensiveren Selenmangelsituationen befassen, bei denen mögliche Änderungen im Surfactant-system auftreten, weil potentielle Kompensationsmechanismen nicht mehr ausreichend sein könnten.

Die verwendeten Verfahren sind sehr gut für Proben von Schafen verwendbar und bieten praktikable Möglichkeiten zur detaillierten Beurteilung von Schafsurfactant. Es sind weitere Versuche mit höheren Tierzahlen nötig, um biologische Schwankungen eindämmen zu können und Referenzwerte zur Charakterisierung des Surfactant-systems von Schafen zu erstellen.

Gerade bei OPA bietet sich die direkte Untersuchung der Flüssigkeit, welche bei fortgeschrittener OPA aus der Nase aufgefangen werden kann dazu an, ihre Zusammensetzung zu charakterisieren. Dazu bilden die hier verwendeten Verfahren eine gute Grundlage.

abstract (englisch)

In this study the ultrastructure of bronchoalveolar and intracellular pulmonary surfactant of sheep has been characterised. First values for healthy sheep were prepared and compared to the changes caused by ovine pulmonary adenocarcinomatosis (OPA). Possible effects based on the nutritional selenium supply (marginal vs. sufficient) were included. Six healthy sheep (three with marginal and three with sufficient selenium supplementation) as well as nine OPA-sheep (five with marginal and four with sufficient selenium supplementation) were examined. The following methods were used: bronchoalveolar lavage (BAL), pulsating bubble surfactometry, transmission electron microscopy, computed tomography, stereology and systematic uniform random sampling.

Neither OPA nor marginal selenium supplementation inhibited surfactant in its ability to keep the minimal average surface tension low. The produced surfactant in OPA sheep seems to be of good quality, which had not been expected.

The amounts of active surfactant subtypes (lamellarbody-like structures and tubular myelin) were raised in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) which supports the hypothesis that during OPA the surfactant production is raised. The excessively produced surfactant can probably not be completely integrated into the lining fluid. Apart from that, OPA sheep show smaller, immature lamellarbodies in type II pneumocytes. This could also be caused by excessive surfactant production. Healthy sheep physiologically have larger lamellarbodies than other species do. At least a part of the copious lung fluid, which is typical for OPA, could consist of surfactant. There was no sign of oedema in the examined lungs, which also could have caused raised amounts of lung fluid. Neither by patho-morphological examination in a previous study (HUMANN-ZIEHANK et al. 2011b) nor by transmission electron microscopy in this study signs of interstitial oedema were visible.

The volume of lung parenchyma was determined by a method of Cavalieri. Within the healthy sheep as well as OPA sheep high individual variations were detected. Those could be explained by the tumor level regarding OPA sheep together with higher amounts of parenchyma in sheep who had been more affected.

The sheep in this study were able to compensate the marginal selenium supplementation with respect to all examined surfactant parameters. Further studies would be desirable that refer to higher selenium deficiencies and possible changes within the surfactant system when further compensation is not sufficient.

The used methods can be used for sheep surfactant and its detailed assessment. Studies including more animals are necessary to rule out biological variation and to evaluate reference values for a detailed characterisation of sheep surfactant.

Lung fluid directly gained from the nostrils of pronounced OPA affected sheep offers the possibility to characterize its composition. For this, the methods used in this study form a good basis.

keywords

Transmissionselektronenmikroskop, Pulsating Bubble Surfactometrie, Camputertomographie, transmission electron microscopy, pulsating bubble surfactometry, computed tomography

kb

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