Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zu Rückenmarkserkrankungen des Hundes

Ensinger, Eva-Maria

Intervertebral disk diseases are a common cause for pain accompanied with various clinical signs in dogs. Since magnetic resonance imaging (MRI) becomes more important in the diagnostic workup of spinal cord injuries in veterinary medicine, 34 dogs with cervical intervertebral disk disease were evaluated retrospectively in respect to their MRI and clinical-neurological findings. The dogs comprised a homogenous population of animals ≤ 20 kg body weight. Main focus of the study was to evaluate the prognostic value of this imaging technique. Dogs with a rapid improvement in their neurological score after surgery showed less frequently a hyperintensity in the T2-w (T)SE-sequences, compared to other dogs. Furthermore, dogs with longer duration of neurological signs at presentation had a slower improvement in the neurological score in one grade than dogs showing neurological signs for a shorter duration. Additionally, a tendency was found for dogs with a higher neurological score showing a hyperintensity in the T2-w (T)SE-sequences more frequently compared to dogs with a lower neurological score at presentation. In conclusion, a longer duration of clinical signs extended significantly the time to successful short time outcome. Furthermore, appearance and dimensions of MRI findings of the myelon can give hints for the prognosis. These correlations might be explained by the pathogenesis of spinal cord trauma, in which primary and secondary reactions play an important role. Primary reactions are caused by the direct trauma, including damage of axons, cell membranes, and vessels. These initiate a cascade of secondary reactions by the release of cytokines and chemokines, respectively generation of reactive oxygen species (ROS), followed by migration of further immunocompetent cells into the damaged tissue. These secondary reactions lead to so called „secondary damage“ causing progressive tissue damage in the following days to weeks. Microglia, the resident immune effector cells of the central nervous system (CNS) seems to play an important role in this process. In an effort to answer this question region specific basic values were generated for a comparison with traumatized spinal cord. Furthermore we wanted to assess if there are physiologically regional topographic differences in the immunophenotype of canine microglia. Microglial cells from 30 healthy three-month-old Beagles were isolated ex vivo from three localizations in the CNS, the brain, cervical, and thoracolumbar spinal cord, and stained with 12 different antibodies. The isolation protocol comprised a mechanical and enzymatical dissociation of spinal cord and brain tissue, following two consecutive density gradient centrifugation steps. The isolated and labeled cells were measured by flow cytometry. The immunophenotypical characterization of surface marker expression and expression intensity revealed physiological regional topographic differences in the immunophenotype of canine microglial cells for the expression of B7-1, CD14, and CD44, respectively the expression intensity of B7-1, CD1c, CD18, CD11c, and CD11b. A certain tendency of higher expression of CD45 was seen in the thoracolumbar spinal cord. Functional characterization revealed a significantly enhanced phagocytosis and ROS generation in the cervical and thoracolumbar spinal cord compared to the brain. Furthermore, phagocytosis was significantly enhanced in the cervical compared to the thoracolumbar spinal cord. According to our studies the dog seems to be an ideal model to further investigate the role of microglia in pathological conditions such as spinal cord trauma.

Bandscheibenvorfälle sind beim Hund häufig vorkommende, schmerzhafte Erkrankungen, mit vielfältigen klinischen Symptomen. Da die Magnetresonanztomographie auch in der Veterinärmedizin bei der Diagnostik von Rückenmarkserkrankungen immer stärker an Bedeutung gewinnt, wurden in einer Studie retrospektiv magnetresonanztomographische Befunde von 34 Hunden mit zervikalem Bandscheibenvorfall erhoben und mit klinisch-neurologischen Parametern verglichen. Die Hunde entstammten einer homogenen Population mit einem Körpergewicht bis 20 kg, um den prognostischen Faktor „Körpergewicht“ ausschalten zu können. Der Schwerpunkt lag hierbei auf der Evaluierung des prognostischen Wertes dieses bildgebenden Verfahrens. Es zeigte sich, dass Hunde, die eine schnelle Besserung ihrer neurologischen Symptomatik zeigten, seltener intramedulläre Hyperintensität in den T2-gewichteten (T)SE-Sequenzen aufwiesen, als Hunde die dafür einen längeren Zeitraum benötigten. Tiere mit dem Vorbericht einer längeren Krankengeschichte benötigten ebenfalls eine längere Zeit bis zur Besserung der neurologischen Symptomatik. Des Weiteren wiesen Hunde mit gravierender neurologischer Symptomatik häufiger intramedulläre Hyperintensität in den T2-gewichteten (T)SE-Sequenzen auf als Tiere mit milder Symptomatik. Ursächlich könnten diese Ergebnisse mit der Pathogenese von Rückenmarksschäden zusammenhängen. Hierbei spielen sowohl primäre als auch sekundäre Reaktionen eine Rolle. Primäre Reaktionen werden durch das Trauma an sich (zum Beispiel durch direkte Schädigung von Axonen und Zellmembranen oder Gefäßzerreißungen) verursacht. Diese wiederum initiieren eine Kaskade sekundärer Reaktionen in den folgenden Tagen und Wochen. Eine maßgebliche Bedeutung wird hierbei der Mikroglia zugesprochen. Mikrogliazellen sind residente Immuneffektorzellen des ZNS. Bei der Aufrechterhaltung der Homöostase und der Gewebsintegrität wird ihnen eine bedeutende Rolle zugesprochen. Um die Rolle der Mikroglia bei der Pathogenese von Rückenmarkserkrankungen genauer charakterisieren zu können, wurden Vergleichswerte für einen Vergleich mit der Mikroglia von Hunden mit Rückenmarkstraumata erstellt. Zudem sollte die Fragestellung bearbeitet werden, ob physiologischerweise regionale Unterschiede im Immunphänotyp der Mikroglia bestehen. Zur Erhebung dieser Werte wurde jeweils Material von drei Lokalisationen im Zentralen Nervensystem, dem Gehirn, dem zervikalen und dem thorakolumbalen Rückenmark von 30 gesunden Beaglen im Alter von etwa drei Monaten verwendet. Spinale Mikrogliazellen können, nach mechanischer und enzymatischer Dissoziation, mittels Zentrifugation eines für kanine Mikroglia spezifischen Dichtegradienten gewonnen werden. Somit steht eine hervorragende Methode zur ex vivo - Untersuchung dieser Zellpopulation zur Verfügung. Im Anschluss an die Isolation wurden die Zellen mittels 12 eingesetzter Antikörper in der indirekten Membranimmunfluoreszenz charakterisiert. Die Messung erfolgte im Durchflusszytometer. In Bezug auf den Immunphänotyp konnte gezeigt werden, dass kanine Mikroglia in Abhängigkeit ihrer Lokalisation im ZNS eine unterschiedlich starke Expression und Expressionsintensität von Oberflächenstrukturen aufweist. Dies galt für CD14+, CD44+ und B7-1+ Zellen, sowie die Expressionsintensität von B7-1, CD1c und der Integrine CD18, CD11b und CD11c. Eine Tendenz der höheren Expression von CD45 im thorakolumbalen Rückenmark konnte beobachtet werden. In der funktionellen Untersuchung konnte gezeigt werden, dass sowohl Phagozytose, als auch ROS Bildung im zervikalen und thorakolumbalen Rückenmark signifikant stärker als im Gehirn erfolgten. Zusätzlich zeigte sich eine signifikant höhere Phagozytoseaktivität im zervikalen als im thorakolumbalen Rückenmark. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass der Hund ein ideales Tiermodell zur Untersuchung der Rolle der Mikroglia unter pathologischen Bedingungen wie Rückenmarkstraumata darstellt.

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Ensinger, Eva-Maria: Untersuchungen zu Rückenmarkserkrankungen des Hundes. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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