Die Wundheilung des Rusterholzschen Klauengeschwüres beim Rind | Licht- und transmissionselektronenmikroskopische Auswertung einer kontrollierten klinischen Studie zur Wundheilung und zum Einfluss von Biotin auf den Heilungsverlauf | Wound-healing of the Rusterholz Ulcer in the Bovine Claw | Analysis of a Controlled Clinical Study on Wound-healing and the Influence of Biotin on the Healing Process with Light and Transmission Electron Microscope

Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Danksagung, Lebenslauf, Selbstandigkeitserklarung Einleitung Literatur Material und Methoden Ergebnisse Diskussion Zusammenfassung Summary Abbildungen 1 Abbildungen 2 Abbildungen 3 Abbildungen 4 Literaturverzeichnis

Fur die licht- und transmissionselektronenmikroskopische Untersuchung der Heilung von RUSTERHOLZschen Klauengeschwuren (und ihrer moglichen Beeinflussung durch Biotinsupplementation) wurden 25 Kuhe ausgewahlt, die zu Beginn der Studie an einem leichtgradigen RUSTERHOLZschen Geschwur erkrankt waren. Die Tiere befanden sich wahrend des gesamten Untersuchungszeitraumes von 50 Tagen in der Veterinar-Chirurgischen Klinik der Universitat Zurich. Zwolf Tiere erhielten taglich 40 mg Biotin uber das Futter, zwolf andere dienten als Kontrollgruppe. Die Probenentnahme erfolgte an drei Terminen. Die Proben wurden systematisch licht- und transmissionselektronenmikroskopisch untersucht. Eine gelelektrophoretische Auftrennung der Zytoproteine der verhornten Epidermis von Biotin- und Kontrolltieren diente einerseits dem Vergleich der exprimierten Proteinmuster wahrend der verschiedenen Heilungsstadien bei Einzeltieren und andererseits dem Vergleich zwischen Biotin- und Kontrolltieren. Im RUSTERHOLZschen Klauengeschwur wird bei Papillarkorperumformungen die Mikrozirkulation durch Thrombosierung und Dilatation hyperamischer Kapillaren in den Lederhautpapillen gestort und damit die nutritive Versorgung der avaskularen Epidermis beeintrachtigt. Die Epidermiszellen reagieren mit Dyskeratose und veran- derter Differenzierung. Ihre Syntheseprodukte, die Zytokeratine und der Interzellular- kitt andern ihre Struktur. Die intrazellulare und interzellulare Qualitat und die Zytoar- chitektur des Gewebes werden verandert. Kennzeichen dieser Vorgange sind trube Schwellung der Basal- und unteren Spinosazellen, gestorte Synthese der Kera- tinproteine (Filamente und Intermediarfilament-assoziierte Proteine = IFAP) und deren Aggregation und biochemische Verbindung. Auch die Synthese, Struktur und Exozytose des Interzellularkittes (membrane coating material, MCM) in den Interzel- lularspalt ist bei fehlender Synchronisation der Verhornung gestort. Im Verlauf der Wundheilungsprozesse sammeln sich Entzundungszellen (Granulo- zyten und Lymphozyten) in der Dermis an und wandern in die Epidermis ein. Die kollagenen Mikrofibrillen des papillaren Lederhautbindegewebes verlieren durch entzundliche Einflusse ihre periodische Querbanderung und deutliche Konturierung. Ihre Enden spleißen auf. Die Basalmembran zeigt abschnittsweise Verdickungen, Verdoppelungen und Schleifenbildung der Lamina densa sowie einem Verlust der Lamina rara externa. Weiterhin gelangt ein entzundliches Exsudat aus der Dermis in die geweiteten epidermalen Interzellularspalten und fullt diese vollstandig oder zu- satzlich zum Interzellularkitt aus. Dadurch werden die Epidermiszellen unter Rarifizie- rung der Zellkontakte zunehmend separiert. Das Auftreten suprabasaler Mitosen in der Epidermis ist deutliches Zeichen einer kompensatorischen Proliferation mit dem Ziel, den Wundkrater moglichst schnell mit neuen Epidermiszellen zu verschließen. Melanozyten und Merkelzellen treten als Zeichen der fortgeschrittenen Heilung in der Epidermis auf. Nach den vorliegenden Ergebnissen konnen die fur die kutane Wundheilung gelten- den Phasen nicht direkt auf die Wundheilung im Klauengewebe ubertragen werden. Ereignisse, die zur Definition der Phasen herangezogen werden, fehlen oder treten zeitlich stark versetzt ein. Es ist sicherlich eine andere Einteilung erforderlich. Diese ist aber auf der Grundlage der vorgelegten Ergebnisse noch nicht moglich. Die morphologischen Befunde erklaren, dass die strukturellen Schwachpunkte an der Klaue nach einem klinisch abgeheilten RUSTERHOLZschen Klauengeschwur, wie sie von den Praktikern haufig festgestellt werden, auf die Mikrozirkulationsstorungen und die dyskeratotischen Veranderungen in der epidermalen Matrix zuruckzufuhren sind. Über einen Einfluss von Biotin auf die Wundheilung von Klauengeschwuren kann nach den vorliegenden Untersuchungen keine statistisch signifikante Aussage ge- troffen werden. Auf der Basis der morphologischen Bewertung ergibt sich folgendes Bild. In der Bio- tingruppe herrscht ein ausgewogenes Verhaltnis zwischen den Tieren vor, die eine Verbesserung, eine Verschlechterung und eine gleichbleibende Qualitat zeigen. Die Kontrollgruppe bietet ein annahernd gleiches Bild.

25 cows were selected for the examination of the healing of the RUSTERHOLZ ulcer (and the possible influence of biotin supplementation upon the healing). The light and transmission electron microscope were used for examination. The animals selected for the study were all affected by moderate RUSTERHOLZ ulcers. The cows were housed in the veterinary surgical clinic of the University Zurich throughout the entire study (50 days). 12 animals received 40 mg of biotin per day with their feed, 12 other animals served as a control group. The samples were taken at three different dates and were examined thoroughly with the light and transmission microscope. The gel electrophoretic separation of the cytoproteins in the cornified epidermis of the biotin and control animals serves, on the one hand, as a basis for comparison of the expressed cytoprotein cluster of individual animals during the various healing stages. On the other hand, it serves as a comparison between the biotin and the control animals. During the transformation of the papillary body in the RUSTERHOLZ ulcer, the microcirculation is disturbed by the thrombosis and the dilation of hyperaemic capillaries in the dermal papillae. Thus, the nutritional supply of the avascular epidermis is hindered. The epidermal cells react by becoming dyskeratotic and changing their process of differentiation. Their synthesis products, cytokeratins and intercellular cementing substance, change their structure. Therefore, the intracellular and intercellular quality and the cytoarchicture of the tissue undergo a change in structure. Characteristics of these processes are a cloudy swelling of the basal and lower spinous cells, a disturbed synthesis of the keratinproteins (filaments and Intermediate Filament-Associated Proteins = IFAP), their association and biochemical binding. The synthesis, structure, and exocytosis of the intercellular cementing substance (membrance coating material, MCM) into the intercellular space are also disturbed during malfunctioning synchronisation of the cornification. During the wound-healing processes inflammatory cells (granulocytes and lymphocytes) amass in the dermis and also migrate into the epidermis. The collagen microfibrils of the papillary dermal connective tissue lose their regular pattern and clear contours by inflammatory influences. In addition, their ends split. The basal membrane reveals thickening, doubling, and looping of the lamina densa at various locations, as well as the loss of the lamina rara externa. Furthermore, an inflammatory exsudat from the dermis reaches the expanded epidermal intercellular spaces to fill these, in some cases in addition to the present intercellular cementing substance. This process leads to an increasing separation of the epidermal cells and the cell contacts become more rare. The appearance of supra-basal mitosis in the epidermis is a clear sign of compensatory proliferation with the goal of closing the wound with new epidermal cells as quickly as possible. Melanocytes and Merkel cells arising in the epidermis are a sign of advanced healing. According to the results presented, the phases valid for cutaneous healing are not directly transferable to wound-healing of the claw tissue. Events required for the definition of these phases are missing or temporarily displaced. Therefore, another classification must be found. This is not possible on the basis of the results presented. Practitioners frequently find structural weak points of the claw after a RUSTERHOLZ ulcer is clinically healed. The morphological results explain that these structural weak points are traced back to the microcirculatory disturbances and the dyskeratotic changes in the epidermal matrix. Regarding the influence of biotin on the wound- healing of claw ulcers, this study is not suited to make a statistically significant statement. On the basis of morphological evaluation the following pattern results. There is a balanced proportion between animals with improvement, deterioration and constant quality in the biotin group. The control group shows a corresponding picture.