Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zu kongenitalen Anomalien beim Rind

Buck, Bettina Constanze

The aim of this study was a detailed description of congenital anomalies and to eludicate possible underlying causes. Therefore the following cases were described in this work: Dandy-Walker-Syndrom with Hydrocephalus internus A black and white female German Holstein calf showed a highly deformed cranium. The animal was not able to stand. Further findings were bilateral strabismus divergens and negative pupillary light reflexes. Magnetic resonance imaging and pathological-anatomical examination showed that the cerebrum was to a high degree replaced by the ventricle system filled with 1.5 liters of cerebrospinal fluid. In addition, the vermis was missing and fluid accumulation in the subarachnoidal space extending up to the first spinal cord segments was visible. Inbreeding was not detected in the three-generation-pedigree. No other affected calves from the same parents were known at the farm. Chromosomal anomalies could not be detected after examination of 30 metaphase spreads using a light microscope. Virological examination showed a negative result for BVD-Virus infection. Cystencephaly and Meningoencephalocele Two black and white female German Holstein calves showed malformations of the cerebrum. The first calf exhibited a cystencephaly and the second calf a meningoencephalocele. The animals originated from two different dairy farms. Both calves were sired by two unrelated natural service sires. The calf affected by cystencephaly was lacking the corpus callosum which may had been caused the cystencephaly. Except for a pressure atrophy, the remaining parts of the brain were macroscopically and histologically inconspicious. Histological examination of the cerebrum, brain stem and cerebellum in the second calf did not reveal specific changes. A further finding in the second calf was a unilateral anophthalmia. Both animals were affected by additional defects in the spinal column including brachyuria, duplications and fusions of vertebral bodies and rips as well as malformations of the heart such as ventricular-septal defects. Only mild clinical symptoms could be observed in both calves. The calves were not inbred and further calves affected by the identical anomalies could not be ascertained at the farms where the calves were born. Chromosomal anomalies could not be detected after examination of metaphase spreads using light microscopy. Ear-malformation A male black and white German Holstein calf showed moderate hypoplasia of the left outer ear. Middle and inner ear structures could not be observed on the left body side using magnetic resonance imaging, computer tomography and pathological examination. Brainstem auditory evoked potentials revealed unilateral deafness. The calf also suffered from recurring pneumonia, enteritis and reduced growth, possibly caused by the lack of a thymus. The malformations of the present calf were very similar to the DiGeorge or velo-cardio-facial syndrome of man. A further older female animal with malformed ears was on the farm, but the two animals were not related over three generations. Schistosomus reflexus A black and white German Holstein calf showed schistosomus reflexus. The animal was born at a dairy farm and it was sired by a bull used in artificial insemination. The calf showed a thoracoabdominopelvic hernia with prolapse of the abdominal organs. In addition, there was a high-grade lordose with a 180° angle. The angular point was localized between the thoracic and the lumbar part of the vertebral column. This vertebral defect caused the fore limbs and hind limbs stretched over the head. The liver was abnormally shaped, cystic modified and it showed an abnormal histological structure. The diaphragm was hypoplastic. Some joints of the limbs were ankylosed. There was no anus developed and the genital system was malformed. We could not find inbreeding in the pedigree of the calf and there were no further affected relatives known before at this farm. An X chromosomal codominant mode of inheritance like in the human thoraco-abdominal Syndrome is unlikely in cattle. Cleft pelvis A three days old, female, black and white German Holstein calf showed a high-graded enlargement of the abdomen. The animal was born at a dairy farm and it was sired by a bull used in artificial insemination. The examination of the animal showed a ventral cleft of the pelvis due to a missing closure of the pelvis symphysis. The abdominal hernia was in consequence of the cleft pelvis. Furthermore, the calf had an ectopic bladder aperture, but a urethra could not be found. A permanent and uncontrollable urine drip along an aperture on the hernial sack was observed. The defects were present since birth and not caused by a trauma. Cleft palate Three German Holstein calves showing a cleft palate were ascertained from three different dairy farms. Other defects than a cleft palate was not found. Two calves were clinically examined and tended to runting and respiratory diseases like pneumonia and rhinitis. The calves were sired by different bulls. The analysis of the pedigrees gave no hints for inbreeding. No further affected relatives were known at the farms. All calves were negative for BVD-virus antibodies and antigenes. Rare alleles to responsible for palatoschisis in these cases observed. Dandy-Walker-Syndrom with Anuria A three days old female German Holstein calf showed hydrocephalus internus, aplasia of the cerebellar vermis and cystic dilatation of the fourth ventricle with ependymic lining (called Dandy Walker Syndrome). No coccygeal vertebrae were found (anuria). In addition, a scoliosis of the vertebral column and a cleft palate were found. The calf was sired by a bull used in artificial insemination. We could not find inbreeding in the pedigree of the calf and there were no further affected relatives known before at this farm. Serological examination of the blood from the calf showed a positive result for bovine virus diarrhoea virus (BVDV) using a quantitative neutralisation test. Therefore, we assume an infection of the calf at a late stage of pregnancy by BVD-viruses as cause for the multiple malformations. Perosomus elumbis Perosomus elumbis was diagnosed in a stillborn female German Holstein calf showing a complete agenesis of the lumbosacrococcygeal portion of the spinal cord and vertebral column. In addition, both hind-limbs exhibited arthrogryposis and the musculature was completely replaced by adipose tissue. Furthermore, atresia ani and recti, agenesis of one kidney, one adrenal gland, and a hypoplastic and atretic female genital tract were detected. The aplasia of the lumbosacrococcygeal spinal cord and vertebral column and the other associated malformations may be the consequence of a combined developmental disturbance of the caudal neural tube, notochord and paraxial and intermediary mesoderm. However, it remained unclear whether the underlying cause was due to an inherited defect or due to an unknown exogenous factor disturbing embryogenesis in a critical developmental period. Dicephalus In a dairy farm in Lower Saxony, a male black and white German Holstein calf showed two partially fused heads, scoliosis of the thoracal vertebral column and a high-graded dyspnoea. The animal was sired by a bull used in artificial insemination. Further affected calves were not known at this farm. The radiographic examination of the animal verified the diagnosis of a dicephalus. The pathological-anatomical examination revealed a complex malformation of the heart, “Eisenmenger-Syndrome”. Several environmental causes like intoxication, rectal palpation for gestation diagnosis, infection by bovine virus diarrhoea or infectious bovine rhinotracheitis viruses could be ruled out by anamnesis and virological examinations. We supposed a hereditary background for this defect. Scoliosis A male black and white German Holstein calf showed a congenital, high-graded scoliosis and rotation of the thoracal spinal cord associated with shortening and fusion of multiple vertebral bodies and abnormal bending of the processus spinosus. Furthermore reduced birth weight, partial hypoplasia of the lung, excessive liver segmentation, doubled gall bladder, rectal atresia, horseshoe kidney, and uterine atresia were found. Due to the exclusion of a point mutation in exon 4 of the solute carrier family 35 (UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) transporter), member A3 (SLC35A3) gene, the congenital vertebral malformation (CVM) syndrome was ruled out. Conclusively, it is hypothesized that the presented case resembles the brachyspina syndrome, a hereditary disease with still unresolved aetiology. Arachnomelia and Brachyspina-syndrome Nine black and white German Holstein calves showed vertebral malformations. The calves (calf 1-9) seemed to have a shortened neck and long, skinny limbs. The animals died soon after birth. The pedigrees showed a familiar cumulation of the defect. To exclude congenital vertebral malformation (CVM), exon 4 of the bovine SLC35A3 gene, which causes CVM from the mother and father from calf 9 and from the mother from calf 8 were examined by molecular genetic methods.

Ziel dieser Arbeit war kongenitale Missbildungen detailliert zu beschreiben und mögliche Ursachen aufzuklären. Im Rahmen dieser Arbeit wurden folgende Fälle bearbeitet: Dandy-Walker-Syndrom mit Hydrozephalus internus Bei einem weiblichen Kalb der Rasse Deutsche Holsteins, Farbrichtung schwarzbunt, trat eine hochgradige Deformation des Schädels in Form eines „Turmschädels“ auf. Das Tier konnte nicht stehen. Es zeigte einen bilateralen Strabismus divergens und einen negativen Drohreflex sowie beidseits verzögerte Pupillarreflexe. Die Untersuchung mittels Magnet-Resonanz-Tomographie und die pathologisch-anatomische Untersuchung zeigten, dass das Großhirn durch ein mit 1,5 Litern gefülltes Ventrikelsystem verdrängt worden war. Zusätzlich fielen eine Vermisagenesie und eine Flüssigkeitsansammlung, die im Subrachnoidalraum bis in den Halswirbelsäulenbereich reichte, auf. Auf dem Betrieb waren keine weiteren missgebildeten Nachkommen der Eltern bekannt. Das Tier war aufgrund der Pedigreeinformationen nicht ingezüchtet. Die Untersuchung auf Chromosomenanomalien an 30 Metaphasen war ohne besonderen Befund. Infektiöse und parasitäre Ursachen konnten in den Untersuchungen ausgeschlossen werden. Sehr seltene Defektallele könnten zur Entstehung der Missbildung geführt haben. Zystenzephalie und Meningoenzephalozele Bei zwei weiblichen Kälbern der Rasse Deutsche Holsteins Farbrichtung schwarzbunt traten Fehlbildungen im Bereich des Großhirns auf. Bei einem Kalb lag eine Zystenzephalie vor und beim zweiten Kalb eine Meningoenzephalozele. Die Tiere stammten aus zwei verschiedenen Betrieben. Als möglicherweise ursächliche Veränderung am Großhirn konnte bei dem Tier mit Zystenzephalie eine Agenesie des Corpus callosum festgestellt werden. Bis auf eine Druckatrophie waren die restlichen Teile des Gehirns makroskopisch sowie histologisch unauffällig. Auch bei dem zweiten Tier waren Großhirn, Stammhirn und Kleinhirn bis auf die Umfangsvermehrung ohne besonderen Befund. Das Tier mit der Zystenzephalie wies eine einseitige Anophthalmie auf. Zusätzlich zeigten beide Tiere Wirbelsäulenmissbildungen in Form von Brachyurie, Verdopplungen und Fusionen von Wirbelkörpern und Rippen sowie Herzanomalien in Form von Ventrikelseptumdefekten. Die Kälber zeigten nur geringgradige klinische Symptome. Beide Tiere stammten von Besamungsbullen ab, die jedoch miteinander nicht verwandt waren. Das Tier mit der Zystenzephalie war nach den Pedigreeinformationen nicht ingezüchtet. Für das Tier mit Meningoenzephalozele waren dagegen kaum Pedigreeinformationen bekannt, so dass Inzucht nicht nachweisbar war. Weitere betroffene Tiere konnten in beiden Beständen nicht ermittelt werden. Die Untersuchung auf Chromosomenanomalien war ohne besonderen Befund. Ohrmissbildung Bei einem männlichen Kalb der Rasse Deutsche Holsteins, Farbrichtung schwarz-bunt, wurde eine mittelgradige Hypoplasie der linken Ohrmuschel beobachtet. Mittel- und Innenohrstrukturen waren an diesem Ohr weder durch die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT), die Computertomographie (CT) noch bei der pathologisch-anatomischen Untersuchung darstellbar. Die Messung Hirnstamm-evozierter Potentiale ergab eine einseitige Gehörlosigkeit. Die rezidivierenden Pneumonien und Enteritiden mit der Folge eines zurückgebliebenen Wachstums und schlechten Allgemeinzustands sind auf das Fehlen des Thymus zurückzuführen. Die bei dem Kalb gefundenen Anomalien sind dem DiGeorge oder Velo-Cardio-Facial Syndrome des Menschen sehr ähnlich. Auf dem Betrieb war noch ein weiteres älteres weibliches Tier mit beidseits missgebildeten Ohrmuscheln vorhanden. Die Tiere waren jedoch über 3 Generationen nachweislich nicht miteinander verwandt. Schistosoma reflexum Bei einer schwarzbunten Milchkuh der Rasse Deutsche Holstein wurde per Kaiserschnitt ein männliches Kalb mit Schistosoma reflexum entbunden. Das totgeborene Kalb zeigte eine thorakoabdominopelvikale Hernie mit Vorfall der Bauchorgane. Zusätzlich hatte das Tier eine hochgradige Lordose von ca. 180°, deren Scheitelpunkt im Übergangsbereich von der Brust- zu Lendenwirbelsäule lag. Der Wirbelsäulendefekt führte dazu, dass die Vorder- und Hintergliedmaßen über den Kopf hinweg gestreckt waren. Zudem waren die Gelenke der Gliedmaßen versteift. Die Leber des Tieres zeigte eine abnormale Lappung mit irregulärer histologischer Textur und multiplen Zysten. Das Zwerchfell war nur rudimentär angelegt. Es war kein Darmausgang vorzufinden. Der Penis war hypoplastisch. Das Kalb stammte von einem Besamungsbullen ab und war nach den Pedigreeinformationen weder ingezüchtet noch waren weitere betroffene Tiere unter den Verwandten des untersuchten Tieres in dem Bestand bekannt. Die Mutterkuh hatte bereits zwei klinisch unauffällige Kälber zuvor. Ein X-chromosomaler kodominanter Erbgang wie beim thorakoabdominalen Syndrom des Menschen erscheint beim Rind unwahrscheinlich. Beckenspalte Ein weibliches, drei Tage altes, schwarz-buntes Kalb der Rasse Deutsche Holstein fiel mit einer hochgradigen Umfangsvermehrung des Abdomens in einem Milchviehbetrieb auf. Das Kalb stammte von einem Besamungsbullen ab. Die Untersuchung des Tieres ergab ein Spaltbecken, an dem der Schluss der Beckensymphyse nicht eingetreten war und der zu einer Abdomialhernie geführt hat. Des Weiteren wurde eine ektopische Blasenöffnung festgestellt, jedoch war keine Harnröhre nachweisbar. Der Harnabsatz erfolgte permanent unkontrolliert entlang einer auf dem Bruchsack gelegenen Hautöffnung. Die Veränderungen waren seit der Geburt vorhanden und somit nicht die Folge eines Traumas. Gaumenspalten Bei drei Kälbern der Rasse Deutsche Holsteins wurden Gaumenspalten meist mit einer Ausdehnung über die gesamte Gaumenlänge und einer Verbindung zum Nasenrachenraum festgestellt. Weitere Organdefekte konnten bei diesen Kälbern nicht diagnostiziert werden. Zwei Tiere wurden klinisch untersucht und zeigten deutliche Anzeichen für Kümmern. Sie litten an rezidivierenden Atemwegserkrankungen in Form von Pneumonie und Rhinitis. Die Kälber stammten aus unterschiedlichen Betrieben und wiesen keine gemeinsamen Väter auf. Die Auswertung der Pedigrees über drei Generationen ergab keine Anzeichen auf Inzucht. Es waren keine weiteren betroffenen Verwandten in den Betrieben bekannt. Die Kälber waren negativ für BVD-Virus Antikörper und Antigen. Seltene Allele oder Allelkombinationen verschiedener Gene sind vermutlich die Ursache der Palatoschisis bei den drei Kälbern. Dandy-Walker-Syndrom mit Anurie Bei einem drei Tage alten, weiblichen Kalb der Rasse Deutsche Holsteins, Farbrichtung schwarzbunt, wurde ein mittelgradiger Hydrozephalus internus, eine Aplasie des zerebellären Vermis und eine zystische Erweiterung des 4. Ventrikels mit ependymaler Auskleidung (Dandy-Walker-Syndrom) vorgefunden. Bei dem Tier waren keine Schwanzwirbel ausgebildet (Anurie). Zusätzlich lag eine geringgradige Skoliose der Wirbelsäule und eine mediane Gaumenspalte vor. Das Kalb stammte von einem Besamungsbullen der Rasse Deutsche Holsteins ab. Die Auswertung der Pedigrees über drei Generationen ergab keine Anzeichen auf Inzucht. Auf dem Betrieb traten bisher keine weiteren betroffenen Tiere auf. Eine serologische Untersuchung des Blutes des betroffenen Kalbes ergab ein positives Ergebnis für einen quantitativen Antikörpernachweis auf Bovine Virus Diarrhoe Viren (BVDV) mittels Neutralisationstest. Als Ursache für diese komplexen Missbildungen wird deshalb eine Infektion mit BVD-Viren in der späten Trächtigkeit angenommen. Perosomus elumbis Ein abortiertes, weibliches Kalb der Rasse Deutsche Holstein zeigte Perosomus elumbis. Es lag eine komplette Agenesie des lumbosakralen Bereichs des Rückenmarks und der Wirbelsäule vor. Die Hinterbeine wiesen zusätzlich Arthrogryposen auf und die Muskulatur war komplett durch Fettgewebe ersetzt worden. Des Weiteren wurden Atresia ani und recti, Agenesie einer Niere, einer Nebenniere sowie ein hypoplastischer und atresierter weiblicher Genitaltrakt vorgefunden. Die Aplasie des lumbosacrococcygealen Bereiches war möglicherweise die Konsequenz einer Entwicklungsstörung von Neuralrohr, Notochord, sowie paraxialem und intermediärem Mesoderm. Es blieb unklar, ob die Ursache genetisch oder durch einen exogenen Faktor bedingt war, der in einem kritischen Zeitpunkt der Embryonalentwicklung einwirkte. Dizephalus In einem niedersächsischen Milchviehbetrieb wurde ein männliches, schwarzbuntes Kalb der Rasse Deutsche Holstein mit zwei Köpfen geboren. Der kraniale Anteil der Halswirbelsäule war ebenfalls verdoppelt. Zudem wies das Kalb eine Skoliose der Brustwirbelsäule und eine hochgradige Dyspnoe auf. Das Kalb stammte von einem Besamungsbullen ab. Kälber mit einer Missbildung waren bisher auf dem Betrieb nicht aufgetreten. Die röntgenologische Untersuchung bestätigte die Diagnose eines Dizephalus. Bei der pathologisch-anatomischen Untersuchung fand sich zusätzlich eine komplexe Anomalie des Herzens in Form eines Eisenmenger-Syndroms vor. Umweltbedingte Ursachen, wie Intoxikationen, rektale Palpation bei der Trächtigkeitsuntersuchung, Infektionen durch das Bovine Virusdiarrhöe- und Infektiöse Bovine Rhinotracheitis-Viren konnten durch die Anamnese und durch eine virologische Untersuchung ausgeschlossen werden. Deshalb wurde ein erblicher Defekt vermutet. Skoliose Bei einem weiblichen Kalb der Rasse Deutsche Holsteins lag eine kongenitale, hochgradige Skoliose und Rotation der Brustwirbelsäule um ihre Längsachse sowie eine Verkürzung und Verschmelzung multipler Wirbelkörper mit einer Verkrümmung der Dornfortsätze vor. Des Weiteren wurde ein reduziertes Geburtsgewicht, eine partielle Hypoplasie der Lunge, eine abnormale Lappung der Milz, eine abnormale Lappung und Fibrose der Leber, eine doppelt angelegte Gallenblase, eine Atresia recti, eine Hufeisenniere und eine Atresia uterina nachgewiesen. Aufgrund des Ausschlusses einer Punktmutation in Exon 4 des Solute Carrier Family 35 (UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) Transporter), member A3 (SLC35A3) Gens konnte CVM (complex vertebral malformation) als Ursache ausgeschlossen werden. Aufgrund dessen ist anzunehmen, dass der hier vorliegende Fall ein neuartiges Brachyspina-Syndrom ist, das eine noch unbekannte genetische Grundlage aufweist. Arachnomelie und Brachyspina-Syndrom Bei neun Kälbern der Rasse Deutsche Holsteins, Farbrichtung schwarzbunt, traten Wirbelsäulenmissbildungen auf. Bei den neun Kälbern (Tiere 1-9) erschien der Hals verkürzt und die Gliedmaßen verlängert. Die Tiere starben kurz nach der Geburt. Anhand der Pedigreedaten konnte eine familiäre Häufung der Erkrankung erkannt werden. Es wurde ein neuartiges Missbildungssyndrom in Zusammenhang mit Arachnomelie (Spinnengliedrigkeit) und dem Brachyspina-Syndrom als Ursache der Defekte angenommen. Um CVM als Ursache der Missbildungen auszuschließen, wurde molekulargenetisch das Exon 4 des bovinen SLC35A3 Gens der beiden Elterntiere von Tier 9 und der Mutter von Tier 8 untersucht, in dem die für CVM ursächliche Mutation beschrieben wurde.

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Buck, Bettina Constanze: Untersuchungen zu kongenitalen Anomalien beim Rind. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

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