Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Radiographic findings in the limbs of Hanoverian Warmblood horses

Stock, Kathrin Friederike

The results of a standardized radiological examination of 3,748 young riding horses were analyzed for systematic effects which influenced the frequency of radiographic findings in the equine limbs. The horses were selected for auction sale in 1991-1998 by the Association of Hanoverian Warmblood Breeders (Verband hannoverscher Warmblutzüchter e.V.) in Verden on the Aller, Germany, at between three and seven years of age. Osseous fragments dominated among the documented radiographic findings, with 32 % of the probands being affected in at least on of the considered joint locations. Fetlock joints were most often affected (OFF; 21%), followed by hock (OFH; 10%), distal interphalangeal (OFD; 4%) and proximal interphalangeal joints (OFP; 1%). 18% of the probands showed radiographic findings of deforming arthropathy in at least one of the examined joints. Hock joints were more often affected with deforming arthropathy (DAH; 16%) than distal interphalangeal (DAD; 4%), proximal interphalangeal (DAP; 2%) and fetlock joints (DAF; 1%). Moderate deformations of hock joints were more frequently recorded than slight or severe hock alterations. A significant age effect emerged only for DAD, with older horses being more often affected. Radiographic findings in the navicular bones of the front limbs were found in 22% of the horses. The alterations were mostly classified as slight (PCN I), less often as moderate (PCN II) or severe (PCN III). The date of auction had a significant influence on all the investigated radiographic findings. The prevalences of deforming arthropathies and of PCN I were significantly dependent on the mode of examination. Over the years there was a marked increase of the prevalence of OFF. Higher percentages of genes of the Hanoverian and the Holstein Warmblood horse increased the probability to have an irregular radiological appearance of navicular bones. Genetic parameters were estimated for the prevalences of radiographic findings uni- and multivariately with REML using linear animal models and linear sire models. Osseous fragments (OFD, OFP, OFF and OFH) and deforming arthropathy (DAD, DAP, DAF and DAH) in different limb joints, and pathologic changes in navicular bones (PCN I, PCN II and PCN III) were analyzed as separate all-or-none traits. Further analyses were performed separately on radiographic findings in males and females. Binary coded data of the radiographic findings were investigated jointly with height at withers. The heritability estimates and the estimated residual correlations were transformed to the underlying liability scale. The heritability estimates for osseous fragments in the investigated joints were in the range of h² = 0.18-0.44. In females, the heritability of OFF was estimated to be higher than that of OFH, whilst the opposite was true in males. Negative additive genetic correlations were found between osseous fragments in the phalangeal joints and in hock joints. The heritability estimates for deforming arthropathies in males and females were in the range of h² = 0.10-0.36. Additive genetic correlations between deforming arthropathy in hock joints and in phalangeal joints were estimated to be moderately positive. Heritability estimates for the prevalences of PCN I, PCN II and PCN III ranged between h² = 0.09 and h² = 0.21. The estimated additive genetic correlations indicated a uniform genetic pattern of the different radiographic findings consistent with navicular syndrome in males and in females. The heritability of height at withers was estimated at h² = 0.22-0.29. Conflicting results were obtained for the additive genetic correlations between radiographic findings and height at withers, opposing its use as a trait for indirect selection. In order to verify the previous results, analogous analyzes on the most prevalent radiographic findings were performed in a larger number of horses. In the 5,928 Hanoverian Warmblood horses selected for sale at auction in 1991-2003 the prevalences of OFH, OFH, DAH and PCN were 21%, 9%, 12% and 25%, respectively. The heritability estimates obtained for these radiographic findings were in the range of h² = 0.14-0.46. They were correlated additive genetically with rg = -0.34 to 0.24. On this basis, relative breeding values (RBV) for radiographic findings were predicted for the 23,662 horses included in the last four generations of the probands’ pedigree. Total indices radiographic findings (TIR) were calculated for the sires having contributed at least three of probands, giving varying weight to the individual RBV. Different selection schemes were developed on the basis of the TIR and the officially published performance based relative breeding values, i.e., total indices dressage (TID) and jumping (TIJ). When weighting radiographic findings with 30-60% as opposed to the respective performance parameters, and selecting only sires with above-average total indices, all the considered breeding values increased by 1-19%. The prevalences of the investigated radiographic findings were concurrently lowered by up to 10% each. The compatibility of the developed selection schemes with breeding progress in performance parameters was subsequently tested in the same population of horses. The expected response to selection was traced on two generations of horses, separately for dressage, jumping and all-purpose breeding. The development of the mean RBV and of the mean total indices (TIR, TID, TIJ) in the sires, and of the prevalences of radiographic findings in the probands were used to assess the response to selection. Giving equal weight to the TIR and the performance-related total index, 43-53% of the paternal grandsires and 70-82% of the descending probands’ sires passed selection. In each case, the RBV and the total indices increased by up to 9% in the selected sires when compared to all sires. At the same time, the prevalences of radiographic findings in the probands that descended from the selected sires were relatively lowered by up to 16%. The comparison of the newly developed selection scheme with exclusively performance-based selection revealed only minor changes in the percentages of selected sires and only a slightly diminished breeding progress in respect of TID and/or TIJ. The development of 3,725 Warmblood riding horses selected for sale at auction in 1991-1998 was investigated on the basis of competition data and specifications of the horse owners. Information on entries and placings in tournament competitions in Germany in 1991-2002 were analyzed. The annual numbers of tournament entries and placings were used to quantify the horses’ use in sports. Several factors were identified that had an influence on these performance parameters, including the sex and the age of the horse, and the discipline of use. When relating the presence or absence of different radiographic findings in the limbs of the probands to their later performance, mostly negative effects could be determined. In particular, horses affected with OFD, DAP and PCN had on the average significantly lower number of entries and placings per year. Information derived from standardized questionnaires sent to actual owners of the former auction candidates provided some insight into current routines of keeping and management of Hanoverian Warmblood horses in Germany. The results of the study confirmed the fundamental importance of locomotory problems for the continuity of use of riding horses. Finally, the additive genetic correlations between prevalent radiographic findings in the limbs of Warmblood riding horses and performance parameters should be quantified. The numbers of annual entries (TE) and placings (TP) in tournament competitions in 1991-2002 were utilized as measures of performance in riding sports. Multivariate genetic analyses were performed in linear animal models using REML. The prevalences of radiographic findings, (OFF, OFH, DAH and PCN) were analyzed jointly with the performance parameters (TE and TP). In most cases, moderately negative additive genetic correlations were determined between the radiographic findings and the performance in sports, irrespective of the horses’ discipline of use. Breeding measures that allow for orthopaedic health traits should contribute to maximize the breeding progress in terms of sport performance.

Anhand der röntgenologischen Untersuchungsbefunde von 3748 jungen Reitpferden erfolgte die Analyse von Einflussfaktoren auf das Auftreten verschiedener Röntgenbefunde an den Gliedmaßen der Pferde. Bei den Probanden der Studie handelte es sich um hannoversche Warmblutpferde, die in den Jahren 1991-1998 für Reitpferdeauktionen des Verbandes hannoverscher Warmblutzüchter e.V. in Verden an der Aller ausgewählt und einer standardisierten Röntgenuntersuchung unterzogen worden waren. Isolierte röntgenologische Verschattungen stellten den am häufigsten dokumentierten Röntgenbefund dar. 32% der Pferde wiesen diesen Befund in mindestens einer der untersuchten Lokalisationen, d.h. in Huf-, Kron-, Fessel- oder Sprunggelenk, auf. Isolierte röntgenologische Verschattungen im Fesselgelenk stellten mit einem Anteil von 21% betroffenen Pferden den häufigsten Einzelbefund dar. Für isolierte röntgenologische Verschattungen in Sprung-, Huf- und Krongelenken wurden Prävalenzen von 10%, 4% und 1% ermittelt. Hierbei wiesen bis zu 46% der betroffenen Pferde bilaterale Gelenkaffektionen auf. Über die Jahre war ein merklicher Anstieg der Prävalenz isolierter röntgenologischer Verschattungen im Fesselgelenk festzustellen. Von den untersuchten Effekten erwiesen sich das Auktionsdatum sowie Typ und Qualität der Auktion als signifikant für die Prävalenz isolierter röntgenologischer Verschattungen in Fessel- und Sprunggelenken. Ein signifikanter Einfluss ließ sich zudem für die Herkunftsregion der Pferde und ihre im Auktionskatalog vermerkte Nutzungseignung ermitteln. Mit zunehmender Widerristhöhe war eine Zunahme der Prävalenz isolierter röntgenologischer Verschattungen in Fessel- und Sprunggelenken zu verzeichnen. Ein signifikanter Vatereffekt ergab sich für das Auftreten isolierter röntgenologischer Verschattungen in Fessel- und Sprunggelenken, während der mütterliche Großvater lediglich auf die Prävalenz der Sprunggelenkbefunde einen signifikanten Einfluss nahm. Bei 18% der Probanden wurden röntgenologisch Veränderungen der Gelenkkonturen festgestellt. Sprunggelenke waren am häufigsten betroffen (16%), wobei gering- und hochgradige Veränderungen seltener dokumentiert waren als mittelgradige Veränderungen. Für das Auktionsdatum sowie den Untersuchereffekt ergab sich ein signifikanter Einfluss auf die Häufigkeit dokumentierter Gelenkdeformationen. Ein Alterseffekt war dagegen nur für deformierende Arthropathien im Hufgelenk festzustellen, welche bei älteren Pferden signifikant häufiger auftraten. Die Häufigkeit von Veränderungen der Huf- und Krongelenkkonturen stieg mit zunehmender Widerristhöhe der Pferde tendenziell an. Bei Pferden mit Genen des Holsteiner Warmblutes traten Hufgelenkveränderungen mit größerer Wahrscheinlichkeit auf, während ein zunehmender Vollblutgenanteil mit einer erhöhten  Neigung zu geringgradigen Sprunggelenkveränderungen verbunden war. Ein signifikanter Einfluss des Vaters ergab sich für mittelgradige Veränderungen der Sprunggelenkkontur. Pathologische Strahlbeinbefunde an den Vordergliedmaßen waren für 22% der Probanden dokumentiert. Überwiegend waren diese als geringgradig (15%), seltener als mittel (5%) oder hochgradig (2%) eingestuft. Das Auktionsdatum und das Auktionsjahr hatten einen signifikanten Einfluss auf die Häufigkeit dokumentierter Strahlbeinbefunde. Für geringgradige Strahlbeinbefunde war ferner eine Signifikanz des Untersuchereffektes sowie des Auktionstyps und der Auktionsqualität zu ermitteln. Mittelgradige Strahlbeinbefunde traten bei männlichen Pferden signifikant häufiger auf als bei weiblichen Pferden. Höhere Genanteile von hannoverschem und Holsteiner Warmblut gingen mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens röntgenologischer Strahlbeinbefunde einher. Ein signifikanter Einfluss des Vaters ergab sich für gering- und mittelgradige, ein signifikanter Einfluss des männlichen Gründertieres für mittel- und hochgradige, ein signifikanter Einfluss des weiblichen Gründertieres für mittelgradige Strahlbeinbefunde. Unabhängig vom Schweregrad der röntgenologisch erkennbaren Strahlbeinveränderungen bestand ein signifikanter Zusammenhang zwischen Befunden in den Strahlbeinen der rechten und linken Vordergliedmaßen. Die Schätzung genetischer Parameter für die Häufigkeit von Röntgenbefunden erfolgte uni- und multivariat mittels REML in linearen Tier- und Vatermodellen. Isolierte röntgenologische Verschattungen und deformierende Arthropathien in Huf-, Kron-, Fessel- und Sprunggelenken sowie röntgenologische Strahlbeinbefunde unterschiedlichen Schweregrades wurden als einzelne 0-1-Merkmale ausgewertet. Differenzierte Auswertungen wurden ferner getrennt für Röntgenbefunde bei männlichen und weiblichen Pferden durchgeführt. Die Schätzungen genetischer Parameter erfolgten jeweils für die binär codierten Röntgenbefunde und die Widerristhöhe der Pferde. Die Heritabilitätsschätzwerte und die geschätzten Residualkorrelationen wurden in das Schwellenwertmodell transformiert. Die Anwendbarkeit der Transformationsfaktoren auf das vorliegende Datenmaterial hatte sich in einer Simulationsstudie bestätigt. Im allgemeinen bestand eine gute Übereinstimmung zwischen den in Tier- und Vatermodellen ermittelten Schätzwerten. Die Heritabilität isolierter röntgenologischer Verschattungen in Huf-, Kron-, Fessel- und Sprunggelenken wurde auf h² = 0,18-0,44 geschätzt. Bei weibliche Pferde ergab sich ein höherer Heritabilitätsschätzwert für isolierte röntgenologische Verschattungen im Fesselgelenk als für solche im Sprunggelenk, während die Verhältnisse bei männlichen Pferden umgekehrt waren. Isolierte röntgenologische Verschattungen in den Zehengelenken waren untereinander mittelgradig positiv korreliert, wiesen aber eine negative additiv-genetische Beziehung zu isolierten röntgenologischen Verschattungen im Sprunggelenk auf. Dies traf insbesondere auch für Fesselgelenke insgesamt sowie für Fesselgelenke der Vor- und Hinterhand bei männlichen und weiblichen Pferden zu. Für die Widerristhöhe, welche eine überwiegend mittlere positive genetische Beziehung zu isolierten röntgenologischen Verschattungen in den verschiedenen Gliedmaßengelenken erkennen ließ, ergab sich eine Heritabilität von h² = 0,22-0,29. Für deformierende Arthropathien wurden geschlechtsübergreifend Heritabilitäten von h² = 0,10-0,36 geschätzt. Bei den für männliche und weibliche Pferde getrennt durchgeführten Analysen zeichneten sich jedoch gewisse Geschlechtsunterschiede ab. Mittlere positive additiv-genetische Korrelationen wurden zwischen Veränderungen der Gelenkkonturen in den Zehen- und den Sprunggelenken geschätzt. Uneinheitlich stellten sich die genetischen Beziehungen zwischen deformierenden Arthropathien und der Widerristhöhe dar. Die Heritabilitätsschätzwerte für gering-, mittel- und hochgradige Strahlbeinbefunde lagen zwischen h² = 0,09 und h² = 0,21. Die geringe Prävalenz mittelgradiger Strahlbeinveränderungen bei weiblichen Pferden führte in den geschlechtsdifferenzierten Analysen zu verzerrten Schätzwerten. Die geschätzten additiv-genetischen Korrelationen ließen auf einen einheitlichen genetischen Hintergrund röntgenologischer Strahlbeinbefunde unterschiedlichen Schwergrades und bei männlichen und weiblichen Pferden schließen. Uneinheitliche Schätzwerte ergaben sich jedoch hinsichtlich der genetischen Beziehung zwischen Strahlbeinbefunden und der Größe der Pferde, so dass die Widerristhöhe kein für die Selektion nutzbares Merkmal darstellt. Zur Absicherung der zuvor erzielten Ergebnisse wurden analoge Analysen an einem umfangreicheren Datenmaterial durchgeführt, welches 5928 hannoversche Warmblutpferde umfasste, die in den Jahren 1991-2003 für Reitpferdeauktionen ausgewählt worden waren. Für isolierte röntgenologische Verschattungen in Fessel- und Sprunggelenken, deformierende Arthropathien im Sprunggelenk und röntgenologische Strahlbeinbefunde waren in diesem Datenmaterial Prävalenzen von 21%, 9%, 12% und 25% zu ermitteln. Die Heritabilitätsschätzwerte für diese Röntgenbefunde lagen im Bereich von h² = 0,14-0,46. Die Schätzwerte der additiv-genetischen Korrelationen lagen zwischen rg = -0,34 und rg = 0,24. Auf der dieser Grundlage erfolgte die Zuchtwertschätzung für die ausgewählten Röntgenbefunde. Für alle 23662 Pferde, die in den letzten vier Generationen des Pedigrees der Probanden auftraten, wurden Relativzuchtwerte für die einzelnen Röntgenbefunde bestimmt, deren Verteilung insgesamt, unter der Probanden und unter den Probandenvätern mit mindestens drei Nachkommen im Datenmaterial untersucht wurde. Die Relativzuchtwerte der Probandenväter wurden ferner den im Jahrbuch Zucht und Sport veröffentlichten leistungsbezogenen Relativzuchtwerten, d.h. den Gesamtzuchtwerten für Dressur (TID) und Springen (TIJ), gegenübergestellt. Hierbei war ein deutlich höheres Niveau der Dressurzuchtwerte (mittlerer TID = 110) im Vergleich zu den Springzuchtwerten (mittlerer TIJ = 98) festzustellen. Für die Probandenväter wurden aus den einzelnen Relativzuchtwerten für Röntgenbefunde unter unterschiedlicher Gewichtung Gesamtzuchtwerte für Röntgenbefunde (TIR) abgeleitet, die im Mittel jeweils bei 99 lagen. Schließlich wurden aus den Gesamtzuchtwerten (TIR, TID, TIJ) übergreifende Gesamtindizes abgeleitet, auf deren Grundlage Selektionsschemata getrennt für die Zucht eines vielseitigen Reitpferdes bzw. eines auf Dressur oder Springen spezialisierten Reitpferdes entwickelt wurden. Eine 30- bis 60%-ige Gewichtung des Röntgenbefundgesamtzuchtwertes führte in Verbindung mit einer Beschränkung auf Hengste mit überdurchschnittlichen übergreifenden Gesamtzuchtwerten zu einem Anstieg aller berücksichtigten Zuchtwerte von 1-19%. Gleichzeitig ließ sich die Prävalenz der einzelnen untersuchten Röntgenbefunde um bis zu 10% senken. Wurde die Selektionsentscheidung allein auf der Basis eines einzelnen Röntgenbefundes gefällt, ergab sich ein maximal zu erwartender Anstieg der Relativzuchtwerte um 16-23% und eine maximale Absenkung der Röntgenbefundprävalenzen um 31-52%. Die Vereinbarkeit der entwickelten Selektionsschemata mit einem Zuchtfortschritt in den Leistungsparametern wurde anschließend in der gleichen Population von Pferden untersucht. Der erwartete Selektionserfolg, gemessen an der Entwicklung der Relativ- und Gesamtzuchtwerte auf Seiten der Probandenväter und der Entwicklung der Röntgenbefundprävalenzen auf Seiten der Probanden, wurde über zwei Generationen verfolgt, und zwar getrennt für die Zucht auf ein vielseitiges Reitpferd bzw. ein auf Dressur oder Springen spezialisiertes Reitpferd. Bei einer Gleichgewichtung des Gesamtzuchtwertes für Röntgenbefunde und des jeweiligen leistungsbezogenen Gesamtzuchtwertes erwiesen sich 43-53% der väterlichen Großväter und 70-82% der von diesen abstammenden Probandenväter als selektionswürdig. Die Relativ- und Gesamtzuchtwerte lagen bei den selektierten Hengsten im Mittel um bis zu 9% höher als bei der Gesamtheit der Hengste. Gleichzeitig verringerte sich die Prävalenz der berücksichtigten Röntgenbefunde bei den von selektierten Hengsten abstammenden Probanden um bis zu 16%. Basierte die Selektionsentscheidung allein auf den leistungsbezogenen Gesamtzuchtwerten, lag der Anteil selektierter Hengste bei 44-66% in der ersten und 73-84% in der zweiten Generation. Der maximal zu erwartende Anstieg der Leistungszuchtwerte betrug hierbei 9-10% (TID) bzw. 19-23% (TIJ). Angesichts der kaum veränderten Anteile selektierter Hengste und des nur geringfügig verlangsamten Zuchtfortschrittes im Hinblick auf die Leistungszuchtwerte erscheint eine gleichzeitig auf Leistung und Röntgenbefunden basierende Selektion praktikabel. Die Häufigkeit verschiedener Röntgenbefunde ließe sich auf diese Weise unter den Nachkommen selektierter Hengste merklich verringern. Die Entwicklung von 3725 Warmblutpferden, die in den Jahren 1991-1998 für Reitpferdeauktionen ausgewählt worden waren, wurde auf der Basis von Turnierdaten und Besitzerangaben untersucht. Ausgewertet wurde die jährliche Anzahl von Nennungen und Platzierungen bei deutschen Turnieren im Zeitraum 1991-2002. Diverse Einflussfaktoren wurden für den Umfang des sportlichen Einsatzes der Pferde ermittelt, unter anderem das Geschlecht und das Alter der Pferde sowie die Disziplin seiner Nutzung. Das Vorliegen verschiedener Röntgenbefunde zum Zeitpunkt der Auktionsauswahl wurde in Beziehung gesetzt zur späteren Leistung der Pferde im Sport. Hierbei wurde überwiegend eine negative Leistungsbeeinflussung festzustellen. Insbesondere Pferde mit isolierten röntgenologischen Verschattungen im Hufgelenk, mit deformierenden Arthropathien im Krongelenk und mit röntgenologischen Strahlbeinbefunden hatten im Mittel eine signifikant geringere Anzahl von Nennungen und Platzierungen pro Jahr. Angaben zur Entwicklung der ehemaligen Auktionskandidaten standen ferner in Form von den aktuellen Besitzern der Pferde ausgefüllten, standardisierten Fragebögen zur Verfügung. Diese erlaubten einen Einblick in übliche Verfahren der Haltung und des Managements hannoverscher Warmblutpferde in Deutschland. Insgesamt bestätigte sich die grundlegende Bedeutung von Problemen des Bewegungsapparates im Hinblick auf die dauerhafte Einsetzbarkeit eines Reitpferdes. Abschließend waren die additiv-genetischen Korrelationen zwischen bedeutenden Röntgenbefunden an den Gliedmaßen von Warmblutreitpferden und Leistungsparametern zu quantifizieren. Hierbei dienten die jährliche Anzahl von Nennungen und von Platzierungen im Zeitraum 1991-2002 als Maß für die sportliche Leistung der Pferde. Genetische Parameter wurden mittels REML multivariat in linearen Tiermodellen für die Häufigkeiten der Röntgenbefunde (isolierte röntgenologische Verschattung im Fesselgelenk, isolierte röntgenologische Verschattung im Sprunggelenk, deformierende Arthropathie im Sprunggelenk, röntgenologische Strahlbeinbefunde) und die Leistungsparameter (jährliche Anzahl von Nennungen, jährliche Anzahl von Platzierungen) geschätzt. Größtenteils ergaben sich mittlere negative additiv-genetische Korrelationen zwischen dem Vorliegen von Röntgenbefunden und der Leistung der Pferde im Sport. Verschiedene röntgenologische Veränderungen an den Gliedmaßen wirken der Leistung von Warmblutpferden in verschiedenen Reitsportdisziplinen entgegen. Züchterische Maßnahmen, die orthopädische Gesundheitsmerkmale berücksichtigen, sollten demnach zu einer Maximierung des Zuchtfortschrittes im Hinblick auf die sportliche Leistung der Pferde beitragen.

Quote

Citation style:

Stock, Kathrin Friederike: Radiographic findings in the limbs of Hanoverian Warmblood horses. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export