Dissertation

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

Stefanie I. Wicha

 

Evaluierung von Biomarkern im Liquor cerebrospinalis

bei paraplegischen Hunden mit

Rückenmarksverletzung

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-108726

title (engl.)

Evaluation of cerebrospinal fluid biomarkers in paraplegic dogs with spinal cord injury

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/wichas_ss16.pdf

abstract (deutsch)

Bandscheibenvorfälle sind eine häufige Ursache für Rückenmarksverletzungen bei Hunden. Die Prognose dieser Patienten ist abhängig von der Schwere der Rückenmarksverletzung und den daraus resultierenden neurologischen Defiziten. Bei paraplegischen Hunden, insbesondere bei solchen ohne Tiefenschmerz, ist die Prognosestellung häufig schwierig und nicht verlässlich.

Tau-Protein, macrophage inflammatory protein-3ß (MIP-3ß) und das saure Gliafaserprotein (GFAP) sind potentielle Marker für Rückenmarksschädigungen. In dieser Studie sollte der Wert dieser Substanzen als Biomarker für Hunde mit Rückenmarkverletzungen evaluiert werden. Es sollte gezeigt werden, ob sie in der Lage sind, das Ausmaß der Schädigung zu quantifizieren und so eine prognostische Aussage ermöglichen. Weiter wurde überprüft, ob die prognostische Aussagekraft durch die Messung mehrerer Biomarker im Liquor cerebrospinalis (CSF) gesteigert werden kann.

Hierzu wurden die Tau-Protein-, MIP-3ß- und GFAP-Konzentrationen in subokzipitalem und lumbalem CSF 49 paraplegischer Hunde mittels enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) untersucht. Hunde mit akuter/subakuter (≤28 Tage; n = 36) und chronischer (>28 Tage; n = 13) Rückenmarksverletzung wurden anhand ihrer neurologischen Defizite als Grad 4 (Paraplegie mit vorhandenem Tiefenschmerz) und Grad 5 (Paraplegie ohne Tiefenschmerz) gemäß Sharp und Wheeler (2005) eingestuft. Eine neurologische Verbesserung wurde bei Hunden mit akuten/subakuten Rückenmarksverletzungen verzeichnet, wenn sie sich innerhalb der ersten vier Wochen nach der Operation um mindestens einen Grad besserten. Der CSF von sieben gesunden Hunden diente als Kontrolle.

Paraplegische Hunde mit akuter/subakuter Rückenmarksverletzung wiesen signifikant höhere Tau-Protein- und MIP-3ß-Konzentrationen als gesunde Hunde und Hunde mit chronischer Rückenmarksverletzung auf. Die GFAP-Konzentrationen von Hunden mit akuter/subakuter Rückenmarksverletzung und Grad 5 waren in subokzipitalem CSF im Vergleich zu gesunden Hunden signifikant erhöht. Es konnte jedoch kein entsprechender Unterschied in den lumbalen GFAP-Konzentrationen gefunden werden. Ebenso zeigten die GFAP-Konzentrationen bei Hunden mit akuter/subakuter und chronischer Rückenmarksverletzung keinen Unterschied. Paraplegische Hunde mit chronischer Rückenmarksverletzung wiesen signifikant höhere lumbale Tau-Protein- und MIP-3ß-Konzentrationen im Vergleich zur Kontrollgruppe auf. Bei Hunden mit neurologischer Verbesserung, insbesondere bei solchen mit Grad 5, konnten signifikant niedrigere Tau-Protein-Konzentrationen in subokzipitalem CSF nachgewiesen werden. Dieser prädiktive Wert der Tau-Protein-Konzentration im CSF konnte durch eine Messung mehrerer Biomarker nicht erhöht werden.

Schlussfolgernd können alle drei Substanzen als Biomarker bei Hunden mit Rücken­marksverletzungen eingesetzt werden. Die Tau-Protein-Konzentration in subokzipitalem CSF kann eine Einschätzung der Prognose des Patienten ermöglichen. Eine statistische Korrelation der drei Biomarker konnte keine Erhöhung der prognostischen Aussagekraft hervorrufen.

abstract (englisch)

Intervertebral disc herniation is a common cause of spinal cord injuries (SCI) in dogs. The prognosis in these dogs is determined by the severity of SCI and the degree of neurological deficits. The prediction of a reliable prognosis can be challenging in paraplegic dogs, particularly when they lost nociception.

Tau protein, macrophage inflammatory protein-3ß (MIP-3ß) and glial fibrillary acidic protein (GFAP) are potential markers of SCI. The aim of this study was to assess the value of these substances as cerebrospinal fluid (CSF) biomarkers for dogs with SCI. Therefore, the potential of these markers to quantify the degree of spinal cord damage was evaluated and whether they could consequently serve as prognostic indicators. Additionally, a calculation of the combination of multiple CSF biomarkers was performed in order to assess whether this could enhance the predictive value.

The concentrations of tau protein, MIP-3ß and GFAP were measured in cisternal and lumbar CSF samples of 49 paraplegic dogs using enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). The dogs with acute/subacute (<28 days; n = 36) and chronic (>28 days; n = 13) SCI were classified according to the presence (grade 4) or absence (grade 5) of deep pain perception (Sharp & Wheeler, 2005). Outcome of dogs with acute/subacute SCI was monitored by neurological follow-up exams and was defined to be successful when an improvement of at least one grade was noted within four weeks after surgery. The CSF of seven healthy beagle dogs served as control.

Tau protein and MIP-3ß concentrations were significantly higher in paraplegic dogs with acute/subacute SCI compared to healthy dogs and to dogs with chronic SCI. GFAP concentration in cisternal CSF of dogs with acute/subacute SCI and grade 5 were significantly higher compared to healthy dogs. However, no difference in GFAP concentrations between paraplegic and healthy dogs was detected in lumbar CSF nor between dogs with acute/subacute and chronic SCI. Paraplegic dogs with chronic SCI had significantly elevated tau protein and MIP-3ß concentrations in lumbar CSF compared to control dogs. Dogs with neurological improvement had significantly lower cisternal tau protein values, especially those without deep pain perception. This predictive value of CSF tau protein concentrations could not be enhanced by a combination of multiple CSF biomarkers.

In conclusion, tau protein, MIP-3ß and GFAP are potential biomarkers in dogs with SCI. The cisternal tau protein concentration may serve as a prognostic indicator in dogs with SCI. A combination of all three CSF biomarkers together could not enhance the prognostic accuracy.

keywords

 Biomarker, Rückenmarksverletzung, Liquor cerebrospinalis, spinal cord injury, cerebrospinal fluid, intervertebral disc herniation

kb

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