einem Deutschen Holstein Kalb in Folge einer intrauterinen Bovine Virus Diarrhöe- (BVD)- Infektion
Zusammenfassung: Bei einem drei Tage alten, weiblichen Kalb der Rasse Deutsche Holsteins, Farbrichtung schwarzbunt, wurde ein mittelgradiger Hydrozephalus internus, eine Aplasie des zerebellären Vermis und eine zystische Erweiterung des vierten Ventrikels mit ependymaler Auskleidung (Dandy-Walker-Syndrom) vorgefunden. Bei dem Tier waren keine Schwanzwirbel ausgebildet (Anurie).
Zusätzlich lagen eine geringgradige Skoliose der Wirbelsäule und eine mediane Gaumenspalte vor. Das Kalb stammte von einem Besamungsbullen der Rasse Deutsche Holsteins ab. Die Auswertung der Pedigrees über drei Generationen ergab keine Anzeichen auf Inzucht. Auf dem Betrieb traten bisher keine weiteren betroffenen Tiere auf. Eine serologische Untersuchung des Blutes des betroffenen Kalbes ergab ein positives Ergebnis für einen quantitativen Antikörpernachweis auf Bovine Virus Diarrhoe Viren (BVDV) mittels Neutralisationstest. Als Ursache für diese komplexen Missbildungen wird deshalb eine Infektion mit BVD-Viren in der späten Trächtigkeit angenommen.
Schlüsselwörter: Anomalie, Dandy-Walker-Syndrom, Hydrozephalus, Aplasie des Kleinhirnvermis, Gaumenspalte, Skoliose, Bovine Virus Diarrhoe, Kalb, Deutsche Holsteins.
Dandy Walker Syndrom, Anurie, Syringomyelia, Scoliosis, and cleft palate in a black and white German Holstein calf associated with bovine virus diarrhoea infection.
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Summary: A three days old female German Holstein calf showed hydrocephalus internus, aplasia of the cerebellar vermis and cystic dilatation of the fourth ventricle with ependymic lining (called Dandy Walker Syndrome). No coccygeal vertebrae were found (anuria). In addition, a scoliosis of the vertebral column and a cleft palate were found. The calf was sired by a bull used in artificial insemination. We could not find inbreeding in the pedigree of the calf and there were no further affected relatives known before at this farm. Serological examination of the blood from the calf showed a positive result for bovine virus diarrhoea virus (BVDV) using a quantitative neutralisation test. Therefore, we assume an infection of the calf at a late stage of pregnancy by BVD-viruses as cause for the multiple malformations.
Key words: malformations, Dandy-Walker-Syndrome, hydrocephalus, aplasia of the cerebellar vermis, cleft palate, scoliosis, bovine virus diarrhoea, calf, German Holstein.
Einleitung
Angeborene zentralnervöse Anomalien treten beim Rind in vielen verschiedenen Variationen auf (Greene et al. 1973). Sie stellen sich als Veränderungen der Struktur, Funktion oder Formation dar (Leipold und Dennis 1987, Leipold et al. 1983, Leech et al. 1978). Die Ursachen für das Auftreten angeborener zentralnervöser Defekte sind vielfältig. Genetische und umweltbedingte Kausalitäten kommen hierfür in Betracht (Embury und Jerret 1985, Leipold et al. 1983, Nuss et al. 1967, Urman und Grace 1964). Zu den Umwelt assoziierten Auslösern zentralnervöser Defekte zählen vor allem intrauterine Infektionen mit Bovinen Diarrhoe- (BVD-), Bluetongue-, Cache-Valley-, Akabane-, Aino- und Chuzan-Viren (Noda et al. 2001, Tunca et al. 2006, Washburn u. Streeter 2004, Yeruham et al. 2001, Mullen et al. 1999). Als weitere Erreger sind Protozoeninfektionen, wie Neospora caninum bekannt (Dubey et al.1998). Toxisch induzierte ZNS-Veränderungen werden zum Beispiel durch die Aufnahme der pflanzlichen Alkaloide von Verratrum californicum und Astragalus
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Arten sowie durch die Fütterung mit Solanum bonariense ausgelöst (Verdes et al.
2006, Washburn u. Streeter 2004).
Eine besondere Form der zentralnervösen Störungen ist die Dandy-Walker-Malformation (DWM). Sie wurde beim Menschen zuerst von Dandy und Blackfan (1914) und von Taggart und Walker (1942) beschrieben. Die Bezeichnung Dandy-Walker-Syndrom wurde von Benda (1954) eingeführt, der über ein familiäres Auftreten der Erkrankung beim Menschen berichtete. Grinberg et al. (2004) fanden genetische Defekte für die Erkrankung beim Menschen in den Genen ZIC1 und ZIC4.
Die DWM tritt auch beim Rind auf und wird charakterisiert als das gemeinsame Auftreten einer Aplasie oder Hypoplasie des zerebellaren Vermis und einer zystischen Erweiterung des vierten Ventrikels. Zusätzlich kann ein Hydrozephalus internus vorliegen. Beim Rind stellt die DWM eine sehr seltene kongenitale Missbildung dar. Zurzeit gibt es in der Literatur nur drei publizierte Fälle (Jeffrey et al.
1990, Madarame et al. 1990). Jeffrey et al. (1990) berichteten über zwei Kälber, bei denen DWM festgestellt wurde. Bei dem ersten Kalb konnte das BVD-Virus aus dem Herzblut isoliert werden. Die Ursache der Erkrankung konnte für das zweite Kalb nicht ermittelt werden. Madarame et al. (1990) beschreiben ein Japanese Black Kalb mit DWM. Das Tier wurde serologisch auf BVD-, Akabane- und Chuzan-Virus Antikörper mit einem negativen Ergebnis getestet. In dem vorliegenden Bericht beschreiben wir ein Kalb mit mittelgradigem Hydrozephalus internus, Dandy-Walker-Syndrom, Syringomyelie, Anurie und Skoliose, bei dem ein positives serologisches Ergebnis für Antikörper gegen das BVD-Virus nachgewiesen wurde.
Material und Methoden
Dem Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover wurde ein weibliches Kalb der Rasse Deutsche Holsteins, Farbrichtung schwarzbunt, wegen des Auftretens tonisch-klonischer Krämpfe, Opisthotonus, Festliegens in Seitenlage und Milchfluss aus der Nase gemeldet. Die Geburt des Kalbes verlief ohne Komplikationen. Das Kalb stammte von einem niedersächsischen Milchviehbetrieb, der seit mehreren Jahren Infektiöse Bovine
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Rhinotracheitis (IBR) frei war. Die Fütterung in diesem Betrieb wurde im Vergleich zum Vorjahr nicht verändert. Der Vater des Tieres war ein Besamungsbulle der Rasse Deutsche Holsteins.
Die klinische Untersuchung erfolgte im Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. Die pathologische Untersuchung im Institut für Pathologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover umfasste eine vollständige Untersuchung aller Organsysteme.
Für die histologische Untersuchung wurden Organproben in zehn %igem gepuffertem Formalin fixiert, in einer aufsteigenden Alkoholreihe entwässert und in einem Paraffin-Paraplast-Gemisch eingebettet. Mit Hilfe eines Rotationsmikrotoms wurden von den Paraffinblöcken 2-3 µm dicke Schnitte angefertigt und auf SuperFrost/Plus-Objektträger aufgezogen und maschinell in einem Färbeautomaten (Leica ST 4040, Nussloch) mit Hämatoxylin-Eosin (HE) gefärbt.
Am Institut für Virologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover erfolgte eine serologische Untersuchung des Blutes des Kalbes auf BVD–Virus-Antigen (Ag) mittels Enzyme Linked Immunosorbent Assey (ELISA) und BVD-Virus Antikörper (Ak) mittels Neutralisationstest. Die Chromosomendarstellung erfolgte am Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover aus den Blutlymphozyten einer steril entnommenen Vollblutprobe. Heparinisiertes Vollblut (0,4 ml) wurde in 4 ml Medium (RPMI 1640) mit 0,8 ml fötalem Kälberserum (Biochrom, Berlin) und 0,1 ml Phytohämagglutinin (Biochrom, Berlin) über 3 Tage bei 38°C inkubiert. 100 min vor Ende der Kultur wurde 0,1 ml Colcemid (Biochrom, Berlin) zugegeben. Die Zellen wurden einer hypotonen Behandlung in 0,075% KCl-Lösung unterzogen, anschließend mehrfach in eiskaltem Carnoy´s Fixans (3 Teile Eisessig, 1 Teil Methanol) fixiert und auf zuvor entfettete Objektträger aufgetropft.
Die Auswertung der Metaphasen erfolgte nach GTG-Bänderung. Die Anordnung der Chromosomen bei der Karyotypisierung entsprach der internationalen Nomenklatur (ISCNDB 2000).
Ergebnisse
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Klinische Untersuchung und Anamnese
Das Kalb wurde am zweiten Lebenstag in das Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung gebracht, da der Landwirt aufgrund des Milchflusses aus der Nase beim Tränken eine Gaumenspalte vermutete. Zusätzlich war die Futteraufnahme des Tieres schlecht und das Kalb zeigte starke zentralnervöse Symptome und Festliegen in Seitenlage.
Bei der klinischen Untersuchung zeigte das Kalb ein hochgradig gestörtes Allgemeinbefinden und eine starke Dehydratation. Es wurde eine Rektaltemperatur von 40,2° C gemessen. Das Kalb zeigte spontanes Husten. Bei der Auskultation der Lunge wurde ein mittelgradiges in- und exspiratorisches, rasselndes Atemgeräusch festgestellt. Die Herzauskultation ergab ein endokardiales Rauschen ohne Puncta maxima. Zusätzlich fielen starke zentralnervöse Symptome, wie Opisthotonus, tonisch-klonische Krämpfe und Festliegen auf der rechten Seite auf. Beide Augen zeigten eine mittelgradige Trübung der Hornhaut. Der Drohreflex war negativ. Auch nach manueller Umlagerung auf die linke Seite drehte sich das Kalb wieder auf die rechte Seite. Bei dem Kalb konnte keine Schwanzwirbel aufgefunden werden.
Aufgrund des schlechten Allgemeinbefindens und der schlechten Prognose wurde das Tier euthanasiert.
Pathologisch-anatomische Untersuchung
Bei der pathologisch-anatomischen Untersuchung des Kalbes wurden eine Aplasie des Kleinhirnvermis (Abb. 8.1), eine zystische Dilatation des vierten Ventrikels und ein mittelgradiger Hydrozephalus internus festgestellt. Beide Augen wiesen eine Keratitis auf. Es lag eine mediane, unvollständige Gaumenspalte vor. Zusätzlich stellte sich in der Lunge ein geringgradiges alveoläres Ödem und Emphysem dar. In den Bronchien konnten Milchbestandteile festgestellt werden. Das Herz wies einen hohen Ventrikel-Septum-Defekt auf. Es lag eine geringgradige Skoliose der Wirbelsäule vor. Des Weiteren wies der Nabel eine mittelgradige eitrige Omphalitis auf. Es konnten keine Schwanzwirbelanteile festgestellt werden.
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Pathologisch-histologische Untersuchung
Im Bereich des Halsmarkes konnten im Bereich des siebten Halswirbels zwei teils gekammerte, nicht verbundene zystische Hohlräume (Syringomyelie) dorsal des Zentralkanals festgestellt werden. Der zystisch dilatatierte vierte Ventrikel im Kleinhirn war von einem Ependym ausgekleidet. Es lag eine eitrig-nekrotisierende Omphalitis vor. In der Lunge zeigten sich eine geringgradige, herdförmige, eitrige Bronchiolitis und Milchbestandteile. Im Bereich des linken Auges wurde eine geringgradige lympho-histiozytäre Keratitis und Pigmentinkontinenz festgestellt. Im Bereich des rechten Auges stellte sich eine ulzerativ-eitrige Keratitis mit lympho-histiozytärer Iridozyklitis dar.
Virologische Untersuchungsbefunde
Bei der virologischen Untersuchung des Blutes von dem betroffenen Kalb konnte mittels quantitativem Neutralisationstest ein positives Ergebnis für BVD-Virus-Antikörper festgestellt werden. Das Ergebnis im ELISA Testverfahren für den Nachweis auf BVD-Virus-Antigen war für das Blut des Kalbes negativ.
Zytogenetische Untersuchungsbefunde
Bei der zytogenetischen Untersuchung des Kalbes konnten lichtmikroskopisch weder erkennbare Abweichungen in der Chromosomenanzahl noch strukturelle Chromosomenanomalien nachgewiesen werden. Das Tier wies den Karyotyp eines weiblichen Rindes mit 2n = 60,XX auf.
Diskussion
Das Kalb zeigte bei der klinischen Untersuchung tonisch-klonische Krämpfe, Opisthotonus und den Drang sich immer zur selben Seite abzulegen. Das Auftreten tonisch-klonischer Krämpfe wird auch im Zusammenhang mit zerebellären Veränderungen beschrieben (Brusse et al. 2007, Jung 1949). In der pathologisch- anatomischen Untersuchung wurden eine Aplasie des Kleinhirnvermis und eine zystische Dilatation des vierten Ventrikels im Kleinhirn vorgefunden, die vermutlich
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die Auslöser der erhöhten Krampfneigung des Kalbes darstellen. Der Opisthotonus lässt sich durch das Vorliegen eines mittelgradigen Hydrozephalus internus bei dem untersuchten Tier erklären, da dieses Symptom durch einen intrakraniellen Druckanstieg ausgelöst werden kann (Constantini und Beni 1993).
Die wichtigsten Umwelt assoziierten Auslöser zentralnervöser Defekte sind intrauterine Virusinfektionen (Eschweiler et al. 2007, Tunca et al. 2006, Washburn u. Streeter 2004, Noda et al. 2001, Yeruham et al. 2001). In Deutschland treten besonders BVD- und Blauzungenvirus assoziierte Missbildungen auf (Peters et al.
2008, Hewicker-Trautwein et al. 1995). Die häufigste kongenitale Missbildung, die durch eine intrauterine BVD-Infektion ausgelöst werden kann, ist die Kleinhirnhypoplasie, die häufig mit Hydrozephalus assoziiert ist (Hewicker-Trautwein et al. 1995). Die Infektion muss in einem kritischen Stadium der Trächtigkeit zwischen dem 100. und dem 200. Trächtigkeitstag stattfinden (Tunca et al. 2006).
Tunca et al. (2006) berichteten von einem 45 Tage alten Kalb mit zerebellärer Hypoplasie und Dilatation des dritten und vierten Ventrikels, der dem hier beschriebenen Fall stark ähnelt. Bei dem Tier konnten Antikörper gegen das BVD-Virus im ZNS festgestellt werden.
Die Ergebnisse der Untersuchung auf BVD-Virusantikörper bei dem hier untersuchten Kalb ergaben ein positives Ergebnis. Somit war eine intrauterine Infektion mit dem BVD-Virus die höchstwahrscheinliche Ursache für die gefundenen zentralnervösen Defekte. Das hier beschriebene Kalb ist somit der zweite Fall eines Rindes, bei dem DWM mit einer BVD-Virusinfektion in Zusammenhang gebracht werden kann.
Eine Intoxikation mit pflanzlichen Alkaloiden bei dem hier beschriebenen Tier konnte anamnestisch ausgeschlossen werden, und erschien zudem wenig wahrscheinlich, da sonst mehrere Tiere davon betroffen gewesen wären. Eine genetische Ursache ist nicht auszuschließen, auch wenn erhöhte Inzucht nicht vorlag, da die bei seltenen Defektallelen die Frequenz der phänotypischen Merkmalsträger sehr niedrig ist und somit Erbgangsanalysen nicht durchgeführt werden können. Allerdings waren
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offensichtlich Chromosomenanomalien nicht festzustellen, was sonst für eine genetische Ursache sprechen würde.
Das Auftreten der zusätzlichen Missbildungen dürfte wahrscheinlich auch durch das BVD-Virus verursacht worden sein, da angenommen werden muss, dass die intrauterine Infektion die Entwicklung verschiedener Organe gestört hat.
Bei der Untersuchung des Herzens wurde bei dem hier beschriebenen Kalb ein hoher Ventrikel-Septum-Defekt vorgefunden. Im Bereich des Gaumens lag eine mediane, unvollständige Gaumenspalte vor. Im Bereich des Halsmarkes konnten im Bereich des siebten Halswirbels zwei teils gekammerte, nicht verbundene zystische Hohlräume (Syringomyelie) dorsal des Zentralkanals festgestellt werden. Weiterhin fehlten die Schwanzwirbel. Die Kombination dieser Missbildungen wurde bisher nicht als gemeinsames Syndrom beschrieben und dies spricht vermutlich auch für multiple Missbildungen infolge der BVD-Virusinfektion.
Um den Verdacht zu erhärten, dass das DWM beim Rind die seltene Folge einer BVD-Infektion darstellt, müssen in der Zukunft weitere Kälber mit zentralnervösen Symptomen untersucht werden. Da die wirtschaftlichen Schäden, die durch angeborene Anomalien entstehen, hoch sind (Herzog 1992), ist eine Ermittlung der Ursachen unumgänglich, um nachfolgende Fälle zu vermeiden.
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Danksagung: Die Autoren danken dem Institut für Virologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule sehr herzlich für die Durchführung der virologischen Untersuchungen.
Kapitel 9
Perosomus elumbis in a black and white German Holstein calf
Bettina Constanze Buck1, Reiner Ulrich2 Dr. med. vet., Wilfried Meyer3 Dr. med. vet., Prof., PhD, Marion Hewicker-Trautwein2 Dr. med. vet. Dipl. ECVP, Prof., Ottmar
Distl1 Dr. med. vet., Dr. habil., Prof.
1Institute for Animal Breeding and Genetics, University of Veterinary Medicine Hannover
2Department of Pathology, University of Veterinary Medicine Hannover
3Department of Anatomy, University of Veterinary Medicine Hannover