Die COB des Pferdes im Zusammenhang mit viralen Infektionen und im Vergleich mit dem allergischen Asthma des Menschen

Abstract

Im Hinblick darauf, dass die Bedeutung von Atemwegserkrankungen, insbesondere die chronisch obstruktiven Bronchitis (COB) beim Pferd erheblich zugenommen hat, wurden in der vorliegenden Arbeit die Zusammenhänge viraler Infektionen, insbesondere den equinen Herpesviren Typ 2 (EHV-2) und erstmalig den equinen Rhinoviren (ERV) mit der Entstehung von COB untersucht. Zusätzlich erfolgte eine Teildarstellung pathoimmunologischer Vorgänge bei respiratorischen Erkrankungen beim Pferd bezüglich bestehender Gemeinsamkeiten mit dem allergischen Asthma des Menschen. Zu diesem Zweck wurden Lungengewebeproben von 36 Schlacht- und Sektionspferden ohne Berücksichtigung von Alter, Haltungs- oder Nutzungsform und Gesundheitszustand histologisch untersucht und diagnostisch eingeteilt. 42% der Tiere waren COB krank, 22% der 36 Pferde zeigten bereits chronische Veränderungen an den Bronchien und Bronchioli, weiterhin litten 6 % an einer interstitiellen Pneumonie und 28 % konnten als lungengesund eingestuft werden. In weiteren Arbeitsschritten erfolgte die Aufarbeitung der Proben für den Virus- und Zytokinnachweis mittels RNA- und DNA-Präparation und anschließender RT-PCR. Es wurden die spezifischen Primer für das equine Herpesvirus Typ 2 (EHV-2), die equinen Rhinoviren Perv, 350/72 (equines Rhinitis 1 Virus: ERV-1) und 1436/73 (equines Rhinitis 2 Virus, ERV-2) eingesetzt und die PCR für ERV etabliert. Als zytokinspezifische Primer kamen zum Einsatz: IL-4, IL-5, IL-10, IL-11, IFN- und GM-CSF. Es konnten bei keinem der Pferde Rhinoviren nachgewiesen werden, dafür waren 73 % der COB- kranken Pferde EHV-2 positiv, ebenso konnte bei 67% der Tiere mit (Peri-)Bronchitis / (Peri-) Bronchiolitis das Virus nachgewiesen werden, sowie bei einem Pferd mit einer interstitiellen Pneumonie und bei 22 % der Tiere ohne besondere klinische und histologische Befunde. Der Nachweis für IL-4 und IL-10 gelang bei allen 36 untersuchten Pferden. IL-11 konnte bei 47% der COB- kranken Pferde, bei 75% mit (Peri-)Bronchitis / (Peri-)Bronchiolitis, 100% mit Pneumonie (2 Pferde) und bei 60% der gesunden Pferde festgestellt werden. Bei IFN- lag der meiste Anteil bei den Pferden mit bronchialen Veränderungen (63%) bis hin zu COB (87%). Nur bei einem Pferd ohne Befund konnte ein positiver Nachweis auf IFN- erfolgen. IL-5 konnte nur bei insgesamt 5 von 36 untersuchten Pferden nachgewiesen werden, dies Ergebnis verteilt sich auf 2 COB-kranke (13%), 2 gesunde (22%) und 1 Pferd (11%) mit katarrhalischer Bronchitis. Das Zytokin GM-CSF wurde nur stichprobenartig mit überwiegend positivem Ergebnis untersucht und sollte in weiteren Arbeiten stärker berücksichtigt werden. Anhand der Ergebnisse wird die Verbreitung respiratorischer Verränderungen / Erkrankungen beim Pferd deutlich. Der Zusammenhang viraler Infektionen mit COB konnte bestätigt werden, wie es bereits von Robinson et al. (1996) vermutet wurde. Insbesondere die bislang unterschätzte Bedeutung von EHV-2 Infektionen wird in der vorliegenden Arbeit eindeutig untermauert und bestätigt die Ergebnisse von Wolfinger (1998). Der negative Nachweis für die equinen Rhinoviren schließt den Zusammenhang einer Infektion mit der COB, wie es beim Menschen im Zusammenhang mit Asthma erkennbar ist (Nicholson et al., 1993; Johnston et al., 1995), nicht grundsätzlich aus und sollte in weiteren Forschungsarbeiten mit berücksichtigt werden. Die Ergebnisse der Zytokinexpression mit dem Bild einer gemischten Th1- und Th2 – Immunantwort bestätigen die Untersuchungen von Berendonk (2000) und Horohov et al. (2005) und stimmen somit nicht mit dem Bild einer dominanten Th2 – Immunantwort beim allergischen Asthma des Menschen (Chung und Barnes, 1999) überein. Weitere Gemeinsamkeiten mit der Erkrankungen beim Menschen wie eine ausgeprägte Eosinophilie und eine m-RNA Expression für IL-5 konnten in der vorliegenden Arbeit beim Pferd nicht bestätigt werden. Inwieweit Virusinfektionen des Atmungsapparates für die Entstehung der COB auslösend sein können, konnte mit der vorliegenden Arbeit nicht geklärt werden. Um die Zusammenhänge viraler Infektionen mit der COB weiter zu hinterfragen, sollten diesbezüglich weitere Untersuchungen folgen. Konnte Gustat (2003) in ihrer Arbeit erstmals zeigen, dass virale Infektionen des equinen Trachealepithels zu einer veränderten Zytokinexpression führen, ist dies bezüglich des Lungenepithels noch unklar. Dabei sollten auch andere Viren (z.B. Influenza) in die Untersuchungen mit einbezogen werden und zusätzlich eine Lokalisation in der Gewebestruktur erfolgen. Das Zytokinspektrum sollte im Zusammenhang mit der Neutrophilie um z. B. IL-8 und IL-17 erweitert werden oder auch bezüglich der Unterscheidung der Th-Antwort um IL-13. Interessant wäre auch eine Quantifizierung der Zytokinexpression im Lungengewebe im Vergleich der verschiedenen Erkrankungsstadien. Mit der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass durchaus ein Zusammenhang viraler Infektionen mit der COB besteht, ähnlich der Pathogenese beim Asthma des Menschen. Des weiteren kann EHV-2 große Bedeutung für die Pathogenese respiratorischer Erkrankungen beim Pferd zugeschrieben werden und im Hinblick darauf sollten weiterer Forschungsarbeiten folgen.

With regard to the increasing importance of airway diseases, mainly chronic obstructive pulmonary disease (COPD) in horses, the present study examined the correlation between virus infections, especially equine herpesvirus type 2 (EHV-2) and equine rhinovirus (ERV) and the origin of COPD. Additionally, there followed a representation of pathoimmunological processes during respiratory diseases in horses with regard to existing similarities with allergic asthma in humans. For this purpose lung samples were taken from 36 horses from the slaughterhouse and from the pathology institute without consideration of age, state of health, way of keeping or using. These samples were examined on the histological diagnoses. 42 % have shown the signs of COPD, 22 % of these 36 examined horses have already shown chronical changes of the bronchi and bronchioli, also 6 % suffered from an interstitial pneumonia and 28 % had no lung diseases. In further steps followed the preparation of the samples for the proof of the viruses and cytokines with RNA- and DNA- preparation and finally RT-PCR. For this came to use the specific primer of EHV-2, the equine rhinoviruses PERV, 350/72 (equine rhinitis 1 virus: ERV-1) and 1436/73 (equine rhinitis 2 virus: ERV-2) and further more the PCR for ERV have been established. As cytokine specific primer came to use the interleukines: IL-4, IL-5, IL-10, IL-11, IFN- and GM-CSF. Rhinoviruses could not be found in the samples at all, instead 73 % of the COPD infected horses were EHV-2 positive, further more in one horse with an interstitial pneumonia and 22 % of the horses without any clinical and histological signs. The detection for IL-4 and IL-19 was possible in all 36 examined horses. IL-11 could be found in 47 % of horses with COPD, 75 % of horses with (peri-)bronchitis / (peri-) bronchiolitis, 100 % with pneumonia (2 horses) and 60 % of the healthy horses. The main part of IFN- was found in the horses with bronchial discharges (63 %) up to horses with COPD (87 %). Only one healthy horse could be decteted positiv for IFN-. IL-5 could only be found in 5 of the 36 examined horses, these distributes on 2 horses with COPD (13%), 2 healthy horses (22%) and one horse (11 %) with a catarrhalic bronchitis. The cytokine GM-CSF was only examined in a spot check with a mainly positiv result and should be considered in further studies. By means of the results a context can be confirmed for the virus infections and COPD, like it has been already supposed by Robinson et al. (1996). Especially the underestimated meaning of EHV-2 infections can be underlined with this study and confirms the results from Wolfinger (1998). The negative result of equine rhinoviruses does not mainly exclude a relation between an infection and COPD like it is shown by asthma in humans (Nicholson et al., 1993; Johnston et al., 1995) and should be considered in further studies. The results of the cytokine-expression with the picture of a mixed Th1- and Th2- response correlate with the studies by Berendonk (2000) and Horohov et al. (2005) and do not correspond with the dominant Th2-response of allergic asthma in humans (Chung and Barnes, 1999). The further similarities with the diseases of humans, a marked eosinophilia and a mRNA-expression of IL-5, could not be detected in horses in the present study. The present study could not clear up completely to what extend the induce of COPD is caused by virus infections of the respiratory tract. In order to get a better knowledge about the correlation between virus infections and COPD, further studies should follow. As Gustat (2003) was able to show, that a virus infection of equine tracheal epithelium causes a changed cytokine expression, is this for lung epithelium still unclear. Therefore other viruses (for example Influenza) should get involved, also with the attempt to localize the infection in the tissue structure. The variety of cytokines should be extended to IL-8 and IL-17 in relation with neutrophilia or also IL-13 concerning the difference of the Th-response. The quantification of the cytokine-expression in the lung tissue could also be interesting to the different stages of the diseases. The present study shows, that there is absolutely a context between virus infections and COPD similar to the pathogenises of asthma in humans. Further, the infection with EHV-2 plays a significant role in the pathogenises of respiratory diseases in horses, especially COPD. The correlation between virus infections and COPD should be an object to further studies