Saisonaler Einfluss auf Hornbildungsrate, Hornabrieb und Hornqualität in der Hufwand von Przewalskipferden (Equus ferus przewalskii)

Abstract

Am Ruckenteil der Hufplatte von Przewalskipferden wurden die monatliche Hufhorn-produktion, der monatliche Hornverlust sowie die Qualitat des Kronhornes untersucht. Die erhobenen Befunde wurden zur Darstellung von domestikationsbedingten Veranderungen mit Literaturangaben zu den Gegebenheiten am Huf von Hauspferden sowie mit den Ergebnissen einer zeitgleich am Huf von Warmblutpferden durchgefuhrten Untersuchung (KÖNIG, in Vorb.) verglichen. Zur Ermittlung der Hornbildungsrate und des Hornverlustes wurden an den Hufen von 15 Przewalskipferden Markierungen angebracht, deren monatlicher Distalschub uber einen Zeitraum von zweieinhalb Jahren gemessen wurde. Die fur die untersuchten Wildpferde festgestellten Jahresmittelwerte liegen im Schwankungsbereich der fur verschiedene Hauspferderassen angegebenen Werte. Ein domestikationsbedingter Effekt lasst sich jedoch insofern feststellen, dass bei den im Semireservat gehaltenen Przewalskipferden wesentlich starkere saisonale Schwankungen auftreten als bei domestizierten Pferden. Dieser Unterschied zwischen Haus- und Wildequiden durfte insbesondere auf die unterschiedliche Haltung zuruckzufuhren sein. Sowohl die Hufhornproduktion als auch der Hornverlust sind bei den untersuchten Przewalskipferden im Sommer signifikant hoher als im Winter. Die jahreszeitlichen Unterschiede der Hornbildungsrate sind insbesondere durch die klimatischen Bedingungen (Umgebungstemperatur und Tageslichtlange), aber auch durch die saisonal unterschiedliche Bewegungsaktivitat der Pferde sowie durch das variierende Nahrungsangebot bedingt. Der Hornverlust wird unter anderem durch die jahreszeitlich bedingten Veranderungen hinsichtlich der Bodenbeschaffenheit, der Hufhornqualitat, der Bewegungsaktivitat und des Korpergewichtes der Pferde beeinflusst. Eine Saisonalitat besteht auch bezuglich des Auftretens von Tragrandausbruchen, die bei den in Gefangenschaft gehaltenen Wildpferden einen zusatzlichen Mechanismus zur Regulierung der Huflange bei unzureichendem Hornabrieb darstellen. Fur die Untersuchungen zur Hornqualitat standen die Hufe von 10 Przewalskipferden zur Verfugung, die in Semireservaten oder Zoologischen Garten gehalten wurden. Neben einer physikalisch-technischen Materialprufung wurde auch eine Untersuchung von strukturellen Parametern (Hornarchitektur, inter- und intrazellulare Faktoren) durchgefuhrt. Das Methoden-spektrum umfasste sowohl lichtmikroskopische als auch raster- und transmissionselektronen-mikroskopische Untersuchungsmethoden einschließlich histometrischer, histochemischer sowie immunhistochemischer Techniken. Zusatzlich wurden die inter- und intrazellularen Proteine gelelektrophoretisch aufgetrennt und die Zytokeratine immunochemisch identifiziert. Um den Einfluss der strukturellen Parameter auf die mechanisch-physikalischen Horneigenschaften zu ermitteln, wurden die erhobenen Befunde zur Hornstruktur und die Ergebnisse der Materialprufung in Beziehung zueinander gesetzt. Da sich die Horneigenschaften innerhalb der Schutzschicht erheblich verandern, sind bei vergleichenden Untersuchungen der Hornqualitat von Haus- und Wildequiden einander entsprechende Probeentnahmestellen unabdingbar. Bei Berucksichtigung dieser Voraus-setzung lassen sich im Kronhorn von Warmblut- und Przewalskipferden geringe Unterschiede feststellen. So besitzt das außere Kronhorn der untersuchten Przewalskipferde eine hohere Harte als das der Warmblutpferde. Das Wasseraufnahmevermogen des gesamten Kronhornes ist bei den Przewalskipferden niedriger. Diese Abweichungen der mechanisch- physikalischen Horneigenschaften spiegeln sich in der unterschiedlichen Hornstruktur wider, denn das Kronhorn der Przewalskipferde ist durch kleinere und dichter beieinander stehende Hornrohrchen gekennzeichnet, die außerdem ein geringeres Rinden/Mark- Verhaltnis aufweisen als die entsprechenden Hornrohrchen bei Warmblutpferden. Die Zytoarchitektur der Hornzellen unterscheidet sich insofern, als sich bei den Przewalskipferden stets Reste von Zellkernen nachweisen lassen, wahrend die verhornten Zellen beim Warmblutpferd uberwiegend kernlos sind. Bei der Gegenuberstellung der gelelektrophoretisch aufgetrennten Proteinbanden lasst sich bei Przewalski- und Warmblutpferden zwar ein ahnliches Bandenmuster feststellen, die Farbeintensitat einiger Banden weist jedoch geringe Abweichungen auf. Die genannten Unterschiede der Hornqualitat von Haus- und Wildequiden durften vorwiegend genetisch bedingt und somit durch selektive Zuchtungsmaßnahmen beeinflussbar sein. Ein haltungsbedingter Effekt auf die Hufhornqualitat lasst sich bei den untersuchten Przewalskipferden nicht nachweisen. Sowohl die Hornharte als auch die Hornstruktur (Hornarchitektur und interzellulare Faktoren) variieren bei den untersuchten Przewalskipferden in Abhangigkeit vom Zeitpunkt der Hornbildung. Diese jahreszeitlich bedingten Qualitatsunterschiede, die mit den saisonalen Schwankungen der Hornbildungsrate korrelieren, tragen zum einen zu der Jahresrhythmik des Hornabriebes bei und sind zum anderen fur das Entstehen der Tragrandausbruche mitverantwortlich.

The monthly hoof horn production rate, monthly horn loss and the quality of the coronary horn was examined in the dorsal part of the hoof capsule of Przewalski horses. In order to demonstrate alterations induced by domestication, the results of this study were then compared to related data on the hooves of domestic horses in the literature and a concurrent study on the hoof of warm-blooded horses (KÖNIG, in preparation). The horn production rate and the horn loss were measured on the hooves of 15 Przewalski horses. The hooves were marked, and each month the downward movement of the markers towards the distal margin of the hoof capsule was measured over a period of two and a half years. The annual mean values of the examined wild horses lie within the standard variation of the values published for different domestic horse races. But a domestication-related effect can still be detected, because the values of the Przewalski horses, which were kept in a semi-reservate, show more seasonal variations than those of domestic horses. This difference between domestic and wild equides is most likely derived from the different housing condit ions. In the examined Przewalski horses, both the hoof horn production rate as well as the horn loss are significantly higher in the summer than in the winter time. The annual variations of the horn production rate are particularly influenced by the climatic conditions (environmental temperature and length of day light), but also by the differing seasonal locomotory activity of the horses and the varying food supply. The loss of horn, amongst others, is influenced by the seasonal variations in ground conditions, hoof horn quality, locomotory activity and the body weight of the horses. Another seasonality is apparent in the occurrence of broken-out horn chips in the hoof weight bearing margin, acting as an additional mechanism for hoof length regulation in horses which are kept in reservates and thus suffer from insufficient hoof horn abrasion. The horn quality was studied on the hooves of 10 Przewalski horses which were kept in semi-reservates or in zoological gardens. Apart from a material test by mechanical-technical testing devices, an examination of structural parameters (horn architecture, inter- and intracellular factors) was carried out. The range of methods covered light-microscopical and scanning and transmission electron microscopical as well as histometric, histochemical and immuno-histochemical techniques. In addition, the inter- and intracellular proteins were separated by gel-electrophoresis, and the cytokeratins were identified immunochemically. In order to examine the influence of structural parameters on the mechanical-physical horn characteristics, the results on the horn structure were then related to the results gained by the material testing methods. The horn quality differs in the different regions of the coronary horn, therefore a corresponding localisation of sample-taking is the prerequisite for comparative examination of the horn quality of domestic and wild horses. Keeping that in mind, minor differences in the coronary horn of warm-blooded horses and Przewalski are detectable. The outer coronary horn of the examined Przewalski horses is harder than that of warm-blooded horses. In Przewalski horses, all regions of the coronary horn show a lower water- storing-capacity. These differences in the mechanical-physical horn characteristics are reflected by an equally differing horn structure: The coronary horn of Przewalski horses is characterised by smaller and more densely packed horn tubules which additionally show a decreased cortical-medullar ratio compared to the respective horn tubules in warm-blooded horses. Even the cyto-architecture shows differences in both types of horses: in przewalski horses remainders of the cell nuclei are always present, whereas in warm-blooded horses the cornified cells are mostly nuclei-free. Comparing the results of the gel-electrophoresis, Przewalski and warm-blooded horses show a similar protein band pattern, but the staining intensity differs slightly in some protein bands. The mentioned differences in the horn quality of domestic and wild horses are mainly induced by genetic factors and may therefore be influenced by selective breeding. An influence of the housing conditions on the hoof horn quality of Przewalski horses was not detectable in the examined specimens. In the examined Przewalski horses, both horn hardness as well as horn structure (horn architecture and intercellular factors) vary according to the time of horn production. These seasonal variations in hoof horn quality are correlated to the seasonal variations in the horn production rate and contribute to the seasonal rhythm of horn abrasion and are also responsible for the occurrence of broken-out horn chips in the hoof weight bearing margin.