Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Atemwegsreagibilität an "Precision Cut Lung Slicesʺ (PCLS) beim Pferd

Vietmeier, Julia

Aim of the study was, to work out the method of establishing Precision Cut Lung Slices (PCLS) for use with equine lung tissue, formerly used by MARTIN  et al. (1996) for the mouse. The lungs of 12 horses were taken to extract PCLS from equine lung tissue. This included the extraction of the tissue through an intercostal approach, the filling with agarose and the cutting of the PCLS with a special microtom. Further, an experimental set up was developed to analyse the pharmacological influences on the extracted PCLS. Within standardised conditions the acquired method was checked on 10 other horses. All horses passed a general basic clinical examination, a special exploration of the airways, an arterial blood gas analysis and a  bronchoscopic examination of the distal airways with an extraction of transtracheal aspirates taken under endoscopic control one day before euthanasia. The extraction of the lung tissue was performed directly post mortem to conserve the vitality of the tissue. After the preparation of PCLS with a thickness of 250 mm they were stored with 37°C under cell culture conditions. After several changes of medium the PCLS were evaluated under the microscope. The vitality of the lung slices (detectable by the striking of the ciliated epithelium) remained for over 24 hours. The bronchoconstrictorical influence of different pharmacological effective substances, relative to airway area was determined. The results of the ex-vivo-study were set in reference to an eventually potential lung disease of the horses. By application of metacholine and histamine (both as hydrochloride) to the PCLS it was possible to induce a dose dependent bronchoconstriction. We investigated dose-response-curves for both substances. With the change of medium and the use of clenbuterol the formerly induced bronchoconstriction could be abolished. There were differences in dilatation of the bronchi observed between PCLS from lung tissue from healthy and mildly affected horses and PCLS from horses with recurrent airway obstruction. In the present study the basic principles of examinations with PCLS on the reactivity, eventually hyperreactivity and the influence on reactivity by different pharmacological substances were developed for the horse ex- vivo. By the quantity of slices, taken from one horse, different pharmacological studies are possible on one subject, which leads to a reduction of animal experiments.

Ziel dieser Arbeit war es die Methodik zur Erstellung von Precision Cut Lung Slices (PCLS), die von MARTIN et al. (1996) für die Mäuselungen beschrieben wurde, für die Anwendung an equinem Lungengewebe zu etablieren. Lungen von 12 Pferden dienten zur Erarbeitung einer Methodik, PCLS aus equinem Lungengewebe zu gewinnen. Dies umfasste die Herausnahme des Gewebes über einen interkostalen Zugang, die Befüllung mit Agarose und das Schneiden der PCLS mit einem speziellen Mikrotom. Weiterhin wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, um die pharmakologische Beeinflussbarkeit der gewonnenen PCLS untersuchen zu können. An weiteren 10 Pferden wurde die erarbeitete Methodik unter standardisierten Bedingungen überprüft. An allen Pferden erfolgte eine klinische Allgemeinuntersuchung, eine spezielle Untersuchung der Atemwege, eine arterielle Blutgasanalyse und eine endoskopische Untersuchung der tiefen Atemwege mit Entnahme von Tracheobronchialsekret einen Tag vor der Euthanasie. Die Entnahme des Lungengewebes erfolgte unmittelbar post mortem, um die Vitalität des Gewebes zu erhalten. Nach dem Anfertigen der ca. 250 mm dicken PCLS wurden diese unter Zellkulturbedingungen bei 37°C inkubiert. Es folgten mehrere Mediumwechsel bis die PCLS schließlich unter dem Mikroskop auswertbar waren. Die Vitalität der PCLS, feststellbar über den Zilienschlag des Flimmerepithels, war mindestens 24 Stunden vorhanden. Der bronchokonstriktorische Einfluss verschiedener pharmakologisch wirksamer Substanzen, in Abhängigkeit zum Atemwegsquerschnitt, wurde bestimmt. Die Ergebnisse der ex-vivo-Untersuchungen wurden in Bezug gesetzt zu eventuell vorhandenen Lungenerkrankungen der Pferde. Durch die Applikation von Metacholin bzw. Histamin (jeweils als Hydrochlorid) zu den PCLS konnte dosisabhängig eine Bronchokonstriktion induziert werden. Es wurden für beide Substanzen Konzentrations-Wirkungskurven ermittelt. Eine induzierte Bronchokonstriktion konnte durch Wechsel des Mediums mit Zugabe von Clenbuterol wieder aufgehoben werden. Es zeigten sich Unterschiede in der Dilatationsbereitschaft zwischen PCLS aus Lungengewebe von lungengesunden und geringgradig an COB erkrankten Pferden und PCLS, die aus Lungengewebe von hochgradig an COB erkrankten Pferden gewonnen wurden. In der vorliegenden Studie wurden die Grundlagen für Untersuchungen an PCLS zur Reagibilität, einer eventuellen Hyperreagibilität sowie zur Beeinflussung der Reagibilität durch unterschiedliche pharmakologische Substanzen quantitativ ex- vivo beim Pferd erarbeitet. Durch die Vielzahl an PCLS pro Pferd können verschiedene pharmakologische Studien an einem Probanden geprüft werden, so dass auch die Anzahl erforderlicher Tierversuche vermindert wird

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Vietmeier, Julia: Untersuchungen zur Atemwegsreagibilität an "Precision Cut Lung Slicesʺ (PCLS) beim Pferd. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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