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DOI: 10.1055/s-2004-830312
Modelle pulmonaler Infektionen bei Großtieren - speziesspezifische Unterschiede
Publication History
Publication Date:
01 July 2005 (online)
![](https://www.thieme-connect.de/media/pneumologie/200506/lookinside/thumbnails/10.1055-s-2004-830312-1.jpg)
Einleitung
Im Zeitalter der modernen Molekularbiologie werden interessante neue Ergebnisse auf zellulärer und molekularer Ebene gewonnen. Ob aus In-vitro-Systemen stammende Phänomene in gleicher Weise im Gesamtorganismus vorkommen und welche pathogenetische Relevanz ihnen in vivo zuzuschreiben ist, kann nur im integrierten Tiermodell erforscht werden.
Nicht nur in der pneumologischen Forschung sind Labornager, und hier insbesondere Mäuse, die zurzeit wohl am häufigsten verwendeten Spezies bei der Etablierung und Nutzung von Tiermodellen. Die Gründe hierfür sind unter anderem eine leichte Verfügbarkeit von genetisch definierten Versuchstieren, die relativ gute immunologische Charakterisierung, eine günstige Kosten-Nutzen-Rechnung sowie die schnelle Verfügbarkeit publizierbarer Ergebnisse.
Größere Tierarten bis hin zu landwirtschaftlichen Nutztieren werden hingegen weniger häufig für Forschungszwecke eingesetzt. Gerade letztere bieten aber folgende Vorteile:
Spontan auftretende respiratorische Erkrankungen bei einer bestimmten Tierart sind in Ätiologie und Pathogenese oft vergleichbaren respiratorischen Erkrankungen des Menschen sehr ähnlich (z. B. Infektion mit Respiratorischen Synzytial Virus beim Kalb; Asthma der Katze; COPD des Pferdes), so dass von einem weniger artifiziellen Modell als beim Labornager ausgegangen werden kann. Tiere mit Körpermassen zwischen 50 und 100 kg (z. B. Kälber, Schweine, Schafe) weisen dem Menschen vergleichbare physiologische Bereiche für Kenngrößen der Lungenfunktion (Volumina, Atmungsstromstärken, Resistance etc.) auf. Durch moderne nicht-invasive diagnostische Methoden, die an Tier und Mensch gleichermaßen unter Spontanatmung anwendbar sind kann sichergestellt werden, dass im Tierexperiment identische Funktionsparameter erhoben werden wie auch am humanen Patienten (direkte Vergleichbarkeit!). Aufgrund der längeren Lebensdauer von Großtieren im Vergleich zum Labornager werden intra-individuelle Langzeituntersuchungen möglich - eine Voraussetzung zur Etablierung von Modellen für chronische Erkrankungen.
Bedingt durch speziesspezifische Besonderheiten in Struktur und Funktion des respiratorischen Systems wird letztendlich kein Tiermodell in der Lage sein, alle Charakteristika einer respiratorischen Erkrankung des Menschen widerzuspiegeln. Bei der Wahl einer bestimmten Spezies zur Etablierung von Tiermodellen sollten jedoch die nachfolgend aufgeführten anatomischen und funktionellen Unterschiede zwischen der Lunge des Menschen und den Lungen verschiedener Tierarten bekannt sein und - entsprechend der zu bearbeitenden Fragestellung - Beachtung finden.
Literatur
- 1 Patra A L. Comparative anatomy of mammalian respiratory tracts: the nasopharyngeal region and the tracheobronchial region. J Toxicol Environ Health. 1986; 17 163-174
- 2 McLaughlin R F, Tyler W S, Canada R O. A study of subgross pulmonary anatomy in various mammals. Am J Anat. 1961; 108 149-165
- 3 Bakima M, Gustin P, Lekeux P. et al . Mechanics of breathing in goats. Res Vet Sci. 1988; 45 332-336
- 4 Kay J M. Pulmonary vasculature and nerves. Comparative morphological features of the pulmonary vasculature in mammals. Am Rev Resp Dis. 1983; 128 S53-S57
- 5 Tucker A, McMurtry I F, Reeves J T. et al . Lung vascular smooth muscle as a determinant of pulmonary hypertension at high altitude. Am J Physiol. 1975; 228 762-767
- 6 Robinson N E. Some functional consequences of species differences in lung anatomy. Adv Vet Sci Comp Med. 1982; 26 1-33
- 7 Mitzner W. Collateral ventilation. The lung. In: Crystal RG, West JB et al. (eds). Scientific Foundations. New York: Raven Press Ltd 1991: 1053-1063
- 8 Reinhold P, Födisch G. Lungenfunktionsdiagnostik bei gesunden und an Pneumonie erkrankten Kälbern. Mh Vetmed. 1993; 48 113-117
- 9 Elmer S. Auswirkungen der Umgebungstemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit auf den Organismus des Kalbes. Inaugural-Dissertation, Veterinärmedizinische Fakultät der Universität Leipzig 1999
- 10 Reinhold P, Rabeling B, Günther H. et al . Comparative evaluation of ultrasonography and lung function testing with the clinical signs and pathology of calves inoculated experimentally with Pasteurella multocida. Vet Rec. 2002; 150 109-114
- 11 Timothy I, Musch T I, Friedmann D B. et al . Arterial blood gases and acid-base status of dogs during graded dynamic exercise. J Appl Physiol. 1986; 61 1914-1919
- 12 Gallivan G J, McDonell W N, Forrest J B. Comparative ventilation and gas exchange in the horse and the cow. Research in Veterinary Science. 1989; 46 331-336
- 13 Otto P, Elschner M, Reinhold P. et al . A model for Respiratory Syncytial Virus (RSV) infection based on experimental aerosol exposure with bovine RSV in calves. Comp Immunol Microbiol Infect Dis. 1996; 19 85-97
- 14 Sachse K, Grossmann E, Berndt A. et al . Respiratory chlamydial infection based on experimental aerosol challenge of pigs with Chlamydia suis. Comp Immunol Microbiol Infect Dis. 2004; 27 7-23
- 15 Reinhold P, MacLeod D, Lekeux P. Comparative evaluation of impulse oscillometry and a monofrequency forced oscillation technique in clinically healthy calves undergoing bronchochallenges. Res Vet Sci. 1996; 61 206-213
- 16 Reinhold P, Smith H-J, Close R. et al . Validation of Impulse Oscillometry in Friesian and Blue Belgian Calves with respect to changes in extrathoracic upper airway resistance. Res Vet Sci. 1998a; 65 93-102
- 17 Reinhold P, Smith H-J, Langenberg A. et al . Measurement of respiratory impedance in healthy calves using the impulse oscillation technique - physiological and methodological aspects. Vet J. 1998b; 155 27-38
- 18 Klein C, Reinhold P. Analysis of respiratory mechanics by impulse oscillometry in non-sedated and diazepam-sedated swine. Res Vet Sci. 2001; 70 181-189
- 19 Klein C, Smith H-J, Reinhold P. Respiratory mechanics in conscious swine: effects of face mask, head position and bronchoconstriction evaluated by Impulse Oscillometry. Res Vet Sci. 2003; 75 71-81
- 20 Erck E van. Evaluation qualitative et quantitative des dysfunctions respiratoires chez le chval par la technique des oscillations a impulsions. (Qualitative and quantitative evaluation of equine respiratory dysfunctions by the impulse oscillometry technique). Université de Liège, Faculté de Médecine Vétérinaire, PhD-Thesis 2002 - 2003
- 21 Klein C, Smith H-J, Reinhold P. Measurement of Respiratory Impedance in Horses using Impulse Oscillometry: Effects of Sedation with Xylazine. Res Vet Sci. 2005 (im Druck);
- 22 Herholz C. Early detection of pulmonary dysfunction in the horse: a clinical approach to validate ultrasonic spirometry and capnography. Universität Bern, Veterinärmedizinische Fakultät, Habiliationsschrift 2002
- 23 Reißig S, Langenberg A, Smith H-J. et al . Erste Erfahrungen beim Einsatz der Kapnovolumetrie am Kalb. Pneumologie. 2004; 58 870
- 24 Marlin D, Deaton C, Reinhold P. Collection, Analysis, & Interpretation of Volatile Biomarkers in Exhaled Breath. American College of Veterinary Internal Medicine (ACVIM) 2005 (im Druck)
- 25 Reinhold P, Deaton C, Marlin D. Potential for and limitations of exhaled breath analysis in animal models. World Scientific. 2005 a (im Druck);
- 26 Reinhold P, Jaeger J, Melzer F. et al . Evaluation of lung function in pigs either experimentally or naturally infected with Chlamydiaceae. Vet Res Comm. 2005b; 29 (Suppl. 1) 125-150
- 27 Reinhold P, Becher G, Rothe M. Evaluation of the measurement of leukotriene B4 concentrations in exhaled condensate as a noninvasive method for assessing mediators of inflammation in the lungs of calves. Am J Vet Res. 2000; 61 742-749
- 28 Veit H P, Farrell R L. The anatomy and physiology of the bovine respiratory system relating to pulmonary disease. Cornell Vet. 1978; 68 555-581