Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Akute interstitielle Pneumopathie beim Pferd

Venner, Monica

In the present study the chemical substance Perilla ketone (PK) was injected intra venous (PK: 6 mg/kg BW) to 10 adult horses and induced an acute interstitial pneumopathy. Repeated clinical, blood gas analysis, cytological, sonographical, radiological and histological examinations permitted to follow the changes occurring in the respiratory tract. In a preliminary investigation two biopsy instruments for lungbiopsies were compared. The quality of the biopsy specimen as well as the complications associated to this diagnostic tool were compared. Quality of biopsy was similar with both instruments and good. Complications after biopsy were significantly less with The Pro-Mag Biopsy device. These results encouraged to use this biopsy instrument in the further study. Before PK the horses showed a physiological Lung parenchyma. Few days after administration of PK a severe interstitial pulmonary oedema developed associated to a widening of the alveolar walls. The exudative phase of an acute interstitial pneumopathy (AIP) was diagnosed. It was followed at day 8 to 12 after administration of PK  from an proliferation of pneumocytes type II on the alveolar epithelium and of fibroblasts in the interstitium. These findings are characteristic for the fibroproliferative phase of an acute interstitial pneumopathy. In the following 50 days of the study the histological changes resolved progressively until a physiological blood-air-barrier was restored. So a nearly complete healing had occurred. A remarkable increase of the number of mast cells was noted in the lung parenchyma until the end of the investigations. The clinical findings in the exudative phase of an AIP were a severe dyspnoea without respiratory noises or secretions in the trachea. A severe hypoxemia and milde hypercapnia were measured. Three of the horses had to be euthanized because of dramatic respiratory distress. During the fibroproliferative phase until day 15 after administration of PK the clinical findings returned to normal values. During the hole period of examinations, neither clinical nor laboratory changes of other organs could be noted. Bronchoalveolar lavage (BAL) cytology showed a brief increase of neutrophil granulocytes during the exudative phase of an AIP. The values returned to normal until day 15 after injection of.PK. On the contrary the number of total cells and macrophages increased permanently until day 60. Here as well an increase of mast cell number was documented. CD4+ and CD8+-T-Lymphocytes in the BAL were measured and showed a significant decrease of the CD4+/CD8+ fraction over the 60 days of the study. Following biochemical parameters were evaluated in the BAL: urea, protein, LDH and alcalic phophatase. During the exudative phase a brief significant increase of LDH and alcalic phophatase was measured. Chest radiographs revealed an increased interstitial density during the exudative and the fibroproliferative phase. Typical findings were blurred bronchi walls and vessels diffusely over the hole lungfield. Sonographical examination of the lungs showed a dramatic increase in comettail artefacts on both sides of the thorax and over the lungfield. Compared to the original findings, there was a significant increase of these findings until day 60 after administration of PK. Perilla ketone induces an acute interstitial pneumopathy that can resolve over 60 days. The present study shows that clinical and imaging diagnostic associated to laboratory findings correlate with histological changes of lung parenchyma in all phases of an acute interstitial pneumopathy. These results should be usefull in future in the diagnosis of clinical cases of AIP in the horse.

In der vorliegenden Arbeit wurde bei zehn erwachsenen lungengesunden Pferden durch intravenöse Verabreichung von Perilla-Keton (PK: 6 mg/kg KM) eine akute lebensbedrohliche interstitielle Pneumopathie induziert. Regelmäßige klinische, blutgasanalytische, zytologische, sonographische, röntgenologische und histologische Untersuchungen ermöglichten es, die Veränderungen des Atmungsapparat zu erfassen. In einer Voruntersuchung gelang es, die Methode der Lungenbiopsie zu optimieren (signifikant weniger Blutungen bei gleicher Bioptatqualität). In der folgenden Studie am Perilla-Keton-Modell wurde deshalb das Biopsiegerät (Pro-Mag 2.2[1]) verwendet. Die pathomorphologischen Untersuchungen der Lungenbioptate ergaben, daß die Probanden vor der PK-Injektion ein normales Lungenparenchym aufwiesen. In den ersten Tagen nach PK-Injektion entwickelte sich allerdings ein hochgradiges interstitielles Lungenödem mit erheblicher Verbreiterung der Luft-Blut-Schranke, mit Desquamation der Pneumozyten Typ I und Proliferation der Pneumozyten Typ II am Alveolarepithel. Diese Veränderungen entsprechen der bei Mensch und Tier beschriebenen exsudativen Phase der akuten interstitiellen Pneumopathie. Es schloß sich ab Tag 8-12 nach PK-Injektion eine fibroproliferative Phase an, die durch Proliferation von Fibroblasten im Interstitium und Vermehrung von Pneumozyten Typ II am Alveolarepithel gekennzeichnet ist. In den folgenden Tagen bis zum Tag 60 nach PK-Injektion nahm das interstitielle Lungenödem und die Anzahl der Fibroblasten ab. Dagegen entwickelte sich die Anzahl der Mastzellen in den Bioptaten anders. Nach einem signifikanten Anstieg bis zum Tag 32 nach PK-Injektion blieb die Zellzahl bis zum Ende der Untersuchungen (Tag 60) auf einem erhöhten Wert. Sechzig Tage nach PK-Injektion bestand das Alveolarepithel wieder überwiegend aus Pneumozyten Typ I, so daß von einer Abheilung der Pneumopathie mit Wiederherstellung einer normalen Blut-Luft-Schranke ausgegangen werden kann. Durch klinische Untersuchungen konnte in der exsudativen Phase der akuten interstitiellen Pneumopathie eine hochgradige Atemnot ohne Sekretansammlung in den großen Atemwegen festgestellt werden. Die arterielle Blutgasanalyse zeigte eine ausgeprägte Hypoxie und eine Hyperkapnie. Drei Probanden mußten aufgrund der therapieresistenten Atemnot euthanasiert werden. In der fibroproliferativen Phase kehrten die klinischen Parameter wieder zur Norm zurück, so daß ab Tag 15 nach PK-Injektion mit Hilfe der erweiterten klinischen Untersuchung ein lungengesunder Zustand ermittelt wurde. Dabei wurden während des gesamten Untersuchungszeitraumes weder klinische noch hämatologische Veränderungen anderer Organe festgestellt. Die zytologische Untersuchung der broncho-alveoläre Lavage Flüssigkeit (BALF) ergab in der exsudativen Phase der akuten interstitiellen Pneumopathie einen signifikanten Anstieg der Anzahl der neutrophilen Granulozyten. Ab Tag 15 nach PK-Injektion war die Neutrophilen-Zahl wieder in der Norm. Dagegen stieg die Zahl der Makrophagen zu diesem Zeitpunkt signifikant bis Tag 60 nach PK-Injektion an. Bemerkenswert ist der kontinuierliche signifikante Anstieg der Mastzellzahl in der BALF zwischen Tag 15 und 60 nach PK-Injektion, der im wesentlichen der Entwicklung im Lungenparenchym entspricht. Die Bestimmung der CD4+ und der CD8+ Fraktionen der T-Lymphozyten und deren Quotienten in der BALF ergab eine schwach signifikante Abnahme des CD4+ / CD8+ Quotienten in der Abheilungsphase der akuten interstitiellen Pneumopathie. Die folgenden biochemischen Parameter der BALF sind in absoluten Werten ermittelt worden: Harnstoff, Gesamteiweiß, LDH und alkalische Phosphatase. In der exsudativen Phase stieg der Wert der LDH und der alkalischen Phosphatase schwach signifikant an. Durch röntgenologische Lungenuntersuchung der Probanden konnte in der exsudativen und in der fibroproliferativen Phase eine signifikant unschärfere Abbildung der Bronchienwände und der Gefäßränder über dem gesamten Lungenfeld ermittelt werden. In der Abheilungsphase zeichneten sich die Konturen der Bronchien und Gefäße wieder zunehmend schärfer ab. Bei der sonographischen Untersuchung der Lunge bestehen die erhobenen Befunde mit Ausnahme des seltenen Pneumothorax ausschließlich aus Kometenschweif-echos. Sowohl in der exsudativen als auch in der fibroproliferativen Phase der PK-induzierten akuten interstitiellen Pneumopathie stieg die Anzahl an Kometenschweif-Echos in der dorsalen, mittleren und ventralen Lungenregion signifikant an und blieb im Vergleich zum Ausgangswert schwach signifikant erhöht bis Tag 60 nach PK-Injektion. Die Zunahme der Kometenschweifechos während der Krankheitsphase wird als wertvoller, durch nicht invasive Diagnostik zu ermittelnder Krankheitsbefund gewertet. Die durch Perilla-Keton-Injektion induzierte Krankheit kann als „akute interstitielle Pneumopathie“ (AIP) bezeichnet werden. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, daß durch intravitale klinische und bildgebende Verfahren sowie Laboruntersuchungen der jeweilige histologisch dokumentierte Krankheitszustand der AIP erkannt werden kann. Damit werden Untersuchungsergebnisse vorgelegt, die auch die Diagnostik klinischer Fälle von AIP ermöglichen können.

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Venner, Monica: Akute interstitielle Pneumopathie beim Pferd. Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

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