Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom und nach anschließender Zinkrepletion

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    30-Sep-2016

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<ul><li><p>Zbl. Vet. Med. A, 23, 31 -53 (1976) @ 1976 Verlag Paul Parey, Berlin und Hamburg ISSN 0044-4294/ASTM-Coden: ZVRAAX </p><p>Aus dem Institut fur Tierhygiene und Nutztierkunde der Technischen Vniversitat Miinchen in Freising-Weihenstephan </p><p>Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom und nach anschlienender Zinkrepletion </p><p>Von </p><p>W. GROTH </p><p>Mit 10 Abbildungen </p><p>(Eingegangen am 4 . April 1975) </p><p>In Erganzung zu drei fruher in dieser Zeitschrift erschienenen Berichten (PALLAUF u. KIRCHGESSNER, 1972, 1973; KIRCHGESSNER u. ROTH, 1975) werden in der vorliegenden Arbeit die morphologischen Veranderungen be- schrieben, die sich bei Zinkmangelernahrung und bei anschlieflender Zink- repletion in den Organen der in den 0. g. Arbeiten und in einem weiteren unveroff entlichten Versuch untersuchten Ratten einstellten, unter Berucksichti- gung der Verhaltnisse bei pair-fed-Kontrolltieren. </p><p>1. Versuchsanstellung und Methodik 1.1. Versuchsanstellung </p><p>Erster Versuch: Durchfuhrung und Ergebnisse dieses Versuches wurden von PALLAUF und KIRCHGESSNER (1971) publiziert. Entwohnte mannliche Ratten im Gewicht von 40-45 g wurden mit einer halbsynthetischen Diat rnit einem Zinkgehalt von 1,9 mg Zn/kg Trockensubstanz ernahrt. Die Tiere der Kontrollgruppe erhielten mit dem Trinkwasser eine Zinkzulage von 10 pg/ml. - Nach 2, 3, 4, 5 und 6 Wochen wurden einige Versuchs- und Kontrolltiere getotet. - Nach sechswochiger Zinkdepletion erfolgte vier Wochen lang bei drei Gruppen eine Zinkrepletion durch Gabe von 2,5 pg, 5,O pg bzw. 10,O pg Zn pro ml Trinkwasser. Ein 4. Gruppe wurde 30 Tage depletiert und 40 Tage lang rnit 10 pg/ml Wasser repletiert. Die 5. Gruppe (Kontrolle) erhielt wahrend des ganzen zehnwochigen Versuches 10 p g Zn/ml. </p><p>Zweiter Versuch: In einem zweiten nicht veroff entlichten Versuch des Institutes fur Tierernahrung Weihenstephan erhielten die Tiere der Kontroll- grupppe und der pair-fed-Gruppe eine Diat mit 96 ppm Zink, wahrend die Mangeldiat 1,2 ppm Zink enthielt. Die Versuchsdauer betrug 39 Tage. Wahrend der Kontrollgruppe und der Mangelgruppe Futter zur beliebigen Aufnahme zur Verfugung stand, wurde der pair-fed-Gruppe die Kontroll- diat jeweils in der Menge zugemessen, die die Zinkmangeltiere am Tag zuvor aufgenommen hatten. </p></li><li><p>W. GROTH 32 </p><p>Insgesamt standen aus beiden Versuchen fur die morphologischen Unter- suchungen 18 Zinkmangelratten, 12 Kontrollratten, 5 pair-fed-Ratten und 8 zinkrepletierte Ratten zur Verfugung. </p><p>1.2. Methodik Nach der Totung der Tiere wurden die Organe in Formalin fixiert. An </p><p>Gefrier- und Paraffinschnitten wurden Fett- und HE-Farbung durchgefuhrt. - Mit dem Okularmikrometer wurden bei einem Teil der Ratten in den Hodenschnitten je 25 Tubulus-Durchmesser (Auflenmaf3, kleinster Durchmesser der Anschnitte) gemessen. - An den Schnitten der Zunge (Unterseite und Zungenrucken) wurden Epitheldicke und Dicke des Stratum corneum gemessen, und zwar je an 10 Stellen auf der Hohe (Minima) und im ,,Tal" (Maxima) des Papillarkorpers. Ferner wurden die Dicke des Epithels und der Hornschicht im Chophagus und in der Pars proventricularis des Magens durch je 10 Messungen ermittelt. </p><p>2. Befunde 2.1. Korpergewicht </p><p>Wachstumsstorungen zeigten sich bereits nach einwochiger Zinkmangel- ernahrung. Die Korpergewichte der 12 im 1. Versuch untersuchten Mangel- ratten lagen nach zwei- bis sechswochiger Zinkmangelernahrung zwischen 38,6 und 52,9 g. In derselben Zeit wuchsen die Kontrollratten von 40,O g auf 98,3 g (2 Wochen), 120,2 g (3 Wochen), 150,2 g (4 Wochen), 169,8 g (5 Wochen) und 192,5 g (6 Wochen). </p><p>Im 2. Versuch wogen am Ende des 39 Tage dauernden Versuches die Mangelratten 50,O g f 8,3, die Kontrolltiere 206 g i 25,O und die pair-fed- Tiere 90,O t- 7,O. Zu dieser Zeit nahmen die Tiere der Mangelgruppe und der pair-fed-Gruppe pro Tag 3,8 g, die ad libitum gefutterten Kontrolltiere dagegen 15,O g Futter auf. Schon hier zeigte sich beim Vergleich der Mangel- gruppe mit der mit der gleichen reduzierten Futtermenge ernahrten Kontroll- gruppe, daf3 neben dem Effekt der verringerten Futteraufnahme eine zusatz- liche Wirkung des Zinkmangels auf die Gewichtszunahme vorlag. </p><p>Die unmittelbar nach Beendigung der Zinkmangelernahrung und dem Beginn der Repletion zu beobachtende Appetitssteigerung hatte einen steilen Anstieg der Wachstumskurve zur Folge. Die Korpergewichte der untersuchten Tiere lagen im Mittel nach 30 Depletions- und 40 Repletionstagen rnit Zulage von 10 ,ug Zn/ml Trinkwasser bei 221 g, nach 42 Depletions- und 28 Reple- tionstagen mit Zulage von 10 pg/ml bei 185 g, mit Zulage von 5 pg/ml bei 174 g und rnit Zulage von 2,5 pg/ml bei 148 g. Somit erreichten die reple- tierten Tiere bis zum Versuchsende 81 O/n, 68 "/o, 64 "/o bzw. 54 "/n des Gewichtes der Tiere aus der Kontrollgruppe (272 g), wahrend am Ende der 6wochigen Depletionsperiode das Korpergewicht der untersuchten Mangeltiere nur 22 "/u des Gewichtes der Kontrolltiere betragen hatte. </p><p>2.2. Haut, Haarkleid 2.2.1. Haarkleid </p><p>PALLAUF und KIRCHGESSNER (1972) haben die Entwicklung der bei den Zinkmangeltieren zu beobachteten Hautveranderungen beschrieben. Die von uns untersuchten Kontrolltiere hatten immer ein dichtes, glattes, anliegendes Haarkleid, wahrend bei den Mangeltieren in mit der Versuchsdauer wachsen- dem Mai3e haarlose Stellen zunachst am Kopf und Hals, spater am Thorax und Abdomen auftraten und nach 6 Wochen der Rumpf fast vollig kahl war. </p></li><li><p>Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom 33 </p><p>Die Zink-Repletion hatte innerhalb von 4 Wochen zu einer volligen Wiederherstellung des Haarkleides gefuhrt mit Ausnahme der Gruppe, deren Zulage nur 2,5 pg/ml betragen hatte. Bei diesen Tieren waren weiterhin groi3e Bereiche der lateralen Korperoberflache haarlos. </p><p>In den Magen der Versuchstiere und der Kontrolltiere waren Haare in wechselnder Menge enthalten. </p><p>Abb. 1. FuQsohle, Ratte nach dreiwochiger Zinkmangelernahrung. Parakeratose und Epithel- defekte im Plantarbereich </p><p>2.2.2. Haut Epithelfissuren und parakeratotische Hautveranderungen traten bei den </p><p>Zinkmangeltieren vor allem im Bereich um die Augen, auf dem Nasenrucken, um die Nasenoffnungen, am Mundwinkel, perianal und spater am Rucken auf. Eine Hyperplasie und Hypertrophie der Talgdrusen zeigte sich in der Haut der Perianalregion. </p><p>2.2.3. Pfoten Die von PALLAUF und KIRCHGESSNER (1972) beschriebenen, durch den </p><p>Zinkmangel verursachten Bewegungsstorungen gehen auf Epidermalschaden im Bereich der Fuflsohlen zuruck (Abb. 1). In den ad libitum gefutterten Kontrollgruppen wies das Epithel der Sohle ein dickes zellkernfreies Stratum corneum auf (Abb. 2 A). Bei den Zinkmangelratten zeigten sich in allen Fallen eine deutliche Parakeratose, intraepitheliale Mikroabzesse sowie herdformige Zellinfiltrate im Stratum papillare, z. T. auch im Stratum reticulare, des Koriums mit vorwiegender Beteiligung von neutrophilen Granulozyten (Abb. 2 B). Die Verhornungsstorung verlief offenbar in Schuben, da stellen- </p><p>Zbl. Vet. Med., R e h e A, Bd. 23, Heft 1 3 </p></li><li><p>Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom 35 </p><p>Abb. 3. Haur, Augenlid, Ratte nach 39tagiger Zinkmangelernahrung. a) intraepithelialer Mikroabszefl, b) Parakeratose. Objektiv 25 x, Okular 10 x </p><p>mangeltiere herdfSrmige Parakeratose, intraepitheliale Mikroabzesse und leukozytare Infiltration der Lederhaut entwickelt (Abb. 3). </p><p>2.2.5. Ohrhaut Das histologische Bild der Haut des Ohres der Mangeltiere unterschied </p><p>sich nicht von dem der Kontrollgruppen. </p><p>2.3 . Kutane Schleimhaut des Verdauungstraktes 2.3.1. Zunge </p><p>Bei allen 18 Zinkmangeltieren hatte sich sowohl am Zungenrucken (Abb. 4) als auch an der Unterseite der Zunge (Abb. 5) eine Parakeratose aus- gebildet, die z. T. von eiiier leukozytaren Infiltration der Propria begleitet war. In schweren Fallen war es stellenweise zur Abstofiung der Hornpapillen am Zungenrucken gekommen. Alle ad libitum gefutterten und pair-fed- Kontrolltiere wiesen dagegen ein normales Zungenepithel auf. </p><p>Die Dicke des Zungenepithels wurde auf der Hohe (Minima) und in den Talern (Maxima) des Papillarkorpers gemessen. Am Zungenuiicken betrug der Mittelwert fur die Gesamt-Epitheldicke (Maxima/Minima) 223/149 ,IL (Zink- mangelgruppe), 219/150 /( (pair-fed-Kontrollgruppe) bzw. 237/172 p (ad libitum-Kontrollgruppe). Es war also kein Gruppenunterschied festzustellen. - Das gleiche gilt fur die Dicke der Horn- bzw. Parakeratin-Schicht des Zungen- ruckens: 90/73 !( (Zn-Mangel), 88/75 ii (pair-fed) und 81/80 p (ad lib. Kontr.). </p><p>An der Unterscite der Zunge (Abb. 5) war dagegen die Epithelschicht in der Zinkmangelgruppe deutlich dicker (1 88/145 E L ) als in der pair-fed-Gruppe (154/87 p ) und in der ad libitum-Kontrollgruppe (169/85 p). Diese Epithel- verdickung ergab sich z. T. durch die starkere Ausbildung der Parakeratin- schicht in der Zinkmangelgruppe (59/59 p) im Vergleich zur D i k e des Stratum corneum in den Kontrollgruppen (36/30 p : pair fed, 36/28 p: ad libitum). </p><p>3" </p></li><li><p>Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom 37 </p><p>Abb. 5. Zunge, Unterseite, Ratte. A: Kontrolltier; B: nach 39tagiger Zinkmangelernahrung. a) Stratum corneum, b) Stratum granulosum, c) d i k e Parakeratin-Schicht, d) Transitorische </p><p>Schicht ohne Keratohyalingranula. Objektiv 25 X, Okular 10 X </p><p>In den Zungen-Speicheldriisen konnten keine durch den Zinkmangel be- dingten Veranderungen festgestllt werden. </p><p>2.3.2. Osophagur Bei den 12 Zinkmangelratten des 1. Versuches war in jedem Falle, d. h. </p><p>nach 2, 3, 4, 5- und 6wochiger Versuchsdauer eine Parakeratose im Usophagus- epithel festzustellen (Abb. 6). - Nach vierwochiger Zinkrepletion hatte sich das Epithel normalisiert. Lediglich bei den mit einer Zinkzulage von nur 2,5 pg/ml Trinkwasser versorgten Ratten blieb das Speiserohrenepithel kern- haltig. </p></li><li><p>38 W. GROTH </p><p># </p><p>Abb. 6. Usophagus, Ratte. A : Kontrolltier; B: nach zweiwochiger Zinkmangelernahrung. a) Stratum basale, b) Stratum spinosum, c ) Stratum granulosum, d) Stratum corneum, </p><p>e) Parakeratinschicht. Objektiv 25 x, Okular 10 x </p><p>Auch im 2 . Vevsuch bestand bei den sechs Zinkmangelratten eine Para- keratose des Usophagusepithels. Das Epithel war deutlich verdickt (155 p) im Vergleich zu den Mittelwerten der pair-fed-Kontrolltiere (40 p ) und der ad </p></li><li><p>Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom 39 </p><p>libitum gefiitterten Kontrolltiere (58 { L ) . Dementsprechend war auch die Parakeratinschicht (97 L c ) duetlich starker als die Keratinschicht bei den beiden Kontrollgruppen (22 LL bzw. 15 p). </p><p>2.3.3. Pars proventricularis des Magens In der kutanen Schleimhaut der Vormagenabteilung bewirkte der Zink- </p><p>mange1 eine Verdickung der Epithelschicht, die hauptsachlich auf einer Ver- starkung des Stratum corneum beruhte (Abb. 7). Diese Hyperkeratose zeigte </p><p>Abb. 7. Magen, pars proventricularis, Ratte. A : Pair-fed-Kontrolltier; B: nach 39tagiger Zink- mangelernahrung. a) Stratum corneum, b) Hyperkeratose. Objektiv 10 X, Okular 10 X </p></li><li><p>Histopathologische Befunde beim Zinkmangelsyndrom 41 </p><p>sich am deutlichsten kurz vor der Grenze zur Drusenschleimhaut. Nur in zwei Fallen enthielt die Hornschicht Zellkerne. Die Keratinlamellen neigten zur Abhebung von der Unterlage. </p><p>Die histometrische Untersuchung ergab, dai3 bei den Zinkmangeltieren das Stratum corneum und in geringerem Mafie auch die subcorneale Epithel- schicht dicker war als bei den ad libitum gefiitterten und den pair-fed- Kontrollratten. Im 1. Versuch lag die Epithelstarke bei den Mangeltieren bei 65 / c (nach 4 Wochen), 137 p (nach 5 Wochen) und 106 p (nach 6 Wochen); bei den Kontrolltieren betrugen die entsprechenden Werte 49 p, 56 p und 53 p. Bei den repletierten Gruppen lag die Epitheldicke im gleichen Bereich (44/45/66 p). Beim 2. Versuch war das Vormagenepithel ebenfalls bei den Zinkmangeltieren dicker (171 p) als bei den ad libitum gefiitterten (54 p) und den pair-fed-Kontrolltieren (71 p). </p><p>NO&amp; deutlicher waren die Unterschiede der Starke des Stratum corneum. In den Zinkmangelgruppen lagen diese Werte 3,6 bis 7,5mal so hoch wie in den Kontrollgruppen, den pair-fed-Gruppen und den repletierten Gruppen. </p><p>2.4 . Hoden Die Zinkmangelernahrung fuhrte bei alien Tieren zu einer starken Be- </p><p>eintrachtigung der Spermiogenese. Diese auflerte sich zunachst in einer Blockie- rung der Reifung im Stadium der Spermatiden spater im Stadium der Spermiozyten 2. Ordnung. Dabei waren nach zweiwochiger Versuchsdauer im Bereich der Spermatogonien und der Spermatozyten 1. Ordnung reichlich Mitosen sichtbar. Das Tubulusepithel war vielschichtig, jedoch traten keine reifen Spermien auf. Schliefilich waren nur noch die grofien Spermatozyten 1. Ordnung sichtbar, und bei einigen Tieren wurden die Hodenkanalchen nur noch von 1-2 Lagen von Spermatogonien ausgekleidet (Abb. 8). Mehrkernige Zellen mit 2-25 runden, kompakten Kernen traten im Lumen der gescha- digten Tubuli schon friih auf. </p><p>Wahrend nach 2 Versuchswochen die Hodenveranderungen noch gering- gradig und nur in einem Teil der Kanalchenabschnitte zu beobachten waren, waren bereits nach drei Wochen fast alle Querschnitte betroffen. </p><p>Bei den pair-fed Kontrollen war die Spermiogenese kaum gestort. In 60-75 O/O der Kanalchenquerschnitte waren reife Spermien enthalten. Nie wurden mehrkernige Zellen gesehen. - Bei den ad libitum gefiitterten Kontrolltieren war die Spermiogenese noch intensiver als bei den Ratten mit reduzierter Futtermenge. </p><p>Nach Repletion besserte sich die Hodenfunktion nur zogernd. Am gunstigsten lagen die Verhaltnisse bei den Tieren, denen nach dreifligtagiger Depletion 40 Tage lang Zink in einer Menge von 10 ppm im Trinkwasser zugefuhrt worden war. Hier war bei Versuchsende in den meisten Hoden- kanalchen-Querschnitten Spermiogenese nachweisbar. </p><p>Vierwochige Zinkrepletion nach sechswochiger Depletion fuhrte n u r bei den Dosierungen von 10 ppm und in geringerem Mafle auch von 5 ppm zu einer Besserung der Spermiogenese in vielen Tubulus-Abschnitten. In der mit 2,5 pg/ml Trinkwasser versorgten Gruppe waren beim schwersten Tier der Gruppe stellenweise reife Spermien gebildet worden, wahrend bei dem leichtesten Tier noch eine vollige Blockierung der Spermiogenese bestand. </p><p>Abb. 8. Hoden, Ratte. A: Pair-fed-Kontrolltier ; B : n a h dreiwochiger Zinkmangelernahrung; C: nach vierwochiger Zinkmangelernahrung; D: nach 6 Wochen Zinkmangel und anschliei3end 4 Wochen Zinkrepletion. a) Zellteilungen, b) mehrkernige ,,Spermatiden-Riesenzellen", c ) h o h - gradige Atrophie des Epithels, d) Tubulusabschnitt mit Spermiogenese, e) hochgradige Atrophie </p><p>des Epirhels, f ) breites Interstitium. Objektiv 25 X, Okular 10 X </p></li><li><p>42 W. GROTH </p><p>Die durch den Zinkmangel bedingte Storung der Hodenentwicklung zeigte sich auch bei den histometrischen Befunden. So lagen die Hodenkanal- chendurchmesser (Aui3enmai3, Mittelwert von 25 Messungen pro Tier) nach vier-, funf- und sechswochiger Versuchsdauer bei den Kontrolltieren zwischen 190 ,u und 227 ,u. In der Zinkmangelgruppe stiegen die Mittelwerte in dieser Zeitspanne von 76 ,I( auf 80 , ~ i und 112 11. </p><p>Abb. 9. Nebenhoden, R...</p></li></ul>