Aus dem Institut f u r Anatornie und Physiologie der Haustiere der Rbeinischen Friedrich-Wilhelms-Universitat zu Bonn

Direktor: Prof. Dr. E. Schurmann

Experimentelle Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien und ihre Beziehung zur Epithelkorperchenfunktion und zum Mineralstoffgehalt

des Blutes bei wachsenden Hiihnern*)

Von

W. GROTH

h!it 11 Abbildungen

(Eingegmgen am 2. Maiz 1962)

In den letzten Jahren werden in steigendem Mafle bei Huhnern jeden Alters bei Stall- oder Kafighaltung Lahmheiten und Bewegungsstorungen beobachtet, die auf Osteopathien zuruckzufuhren sind. Zum Teil verlaufen diese unter dem Bild der Perosis, in anderen Fallen haben sie rachitis-, osteo- malazie- oder osteoporoseartigen Charakter. In den USA wurden die Bezeich- nungen "cage fatigue" (Kafigmudigkeit) und "leg weakness" (Beinschwache) gepragt fur solche atiologisch uneinheitliche und ungeklarte Knochenerkran- kungen. Bei den Versuchen zur Klarung der Entstehung dieser Storungen tritt erneut das Problem des Wesens und der Pathogenese der Rachitis bei Kuken auf.

In ihrer ,,klassischen" Ausbildung beim Menschen ist die Rachitis eine durch Vitamin-D-Mange1 hervorgerufene Erkrankung, deren kennzeichnendes Symp- tom eine Osteopathie ist. Dieser liegt eine Storung des Wachstums, der Reifung, Verkalkung und Verknocherung der Grundsubstanz des Epiphysenfugen- knorpels sowie eine mangelhafte Mineralisierung der Knochengrundsubstanz zugrunde. In der experimentellen Pathologie gilt eine phosphatarme Diat mit normalem oder erhohtem Calciumgehalt als rachitogen. In den Lehr- und Handbuchern werden die durch Calcium-, Phosphat- oder Vitamin-D-Mange1 im Futter bzw. durch eine Storung der Resorption dieser Stofie bedingten Knochenveranderungen beim Jungtier allgemein unter der Sammelbezeichnung ,,Rachitis" zusammengefafit. Die bei der Rachitis auftretenden Strukturande- rungen des Knochens sind bei den einzelnen Tierarten unterschiedlich. Dies ist wahrscheinlich auf die uneinheitliche Atiologie und Pathogenese der ,,Rachitis"

')) Nach einem Vortrag auf der 10. Tagung der Arbeitsgerneinschafl fur Veterinar- pathologen am 23.5. 1961 in MiinsterlWestf.

1010 GROTH

Gruppe

I . Kontrolle

11. Ca - Mangel

P-UberschuO

I v. P- Mangel

Ca -UberschuO

111. Ca - Mangel,

V. P- Mangel ,

zuruckzufuhren, und zwar in Abhangigkeit davon, ob bei der ublichen tier- artspezifischen Futterung ein Calcium-, Phosphat- oder Vitamin-D-Mange1 auftreten kann.

In der vorliegenden Arbeit sol1 gepriifi werden, ob beim Huhn die morpho- logische Untersuchung eine atiologische Differenzierung des Sammelbegriff es ,,Rachitis" ermoglicht. Gleichzeitig sollen die Beziehungen zwischen dem Mineralstoffgehalt des Futters, dem chemischen und morphologischen Aufbau des Knochens, dem Mineralstoff- und Phosphatase-Gehalt des Blutserums und dem funktionellen Bau der Epithelkorperchen untersucht werden. Dem ersten Versuch wurde ein extremes Unter- bzw. Uberangebot an Calcium bzw. Phosphat bei Kuken bis zum Alter von 5 bzw. 12 Wochen zugrundegelegt.

VERSUCHS ANSTELLUNG 200 d Broiler-Hybridkuken (Nichol-Lohmann) erhielten von Beginn der

3. Lebenswoche an ein bewahrtes Grundfutter (Tab. 1 ; ANRC-Reference Chick Diet, Feed age, May 1956, zit. nach BRUGGEMANN und ZUCKER, 1960). Die Gruppeneinteilung, die Hohe der Mineralstoffgaben und die Futteranalyse sind aus Tab. 2 ersichtlich. Die Kuken wurden im abgedunkelten Raum in Drahtkafigen (Model1 Hohenheim) zu je 10 Tieren mit 4 Gruppen-Wieder- holungen (je Futterungsgruppe also 40 Kuken) gehalten. Futter und Trink-

Mineralstoffgabe ( % ) Futteranalyse ( % )

CaC03 Na2HP0, K,HPO, Ca PO, +) Ca: PO,

2,84 1,21 1,72 1,38 0,9 2 1.50

- 1,21 1,72 0,3 1 0,96 0,32

- 2,L2 3,44 0,30 1,46 0,15

2,84 - - 1,68 0,22 7,6&

5,67 - - 2,77 0,2 1 13,19

G r u n d r a t i o n : Maismehl Sojaschrot (getoast.) Rindertalg (60 * / o ) mit Maisquellmehl Trockenmolke (entzuck.) Fischsolubles (getr.) jodiertes Kochsalz Vormischung") CaCO, Na,HPO, K,HPO,

T a b e l l e 1

O i o

49,83 35,OO

5,OO 2,oo 1 ,oo 0,40 1 ,oo 2,84 1,21 1,72

100,00 ~~

Die Vormischung enthielt pro l o g ( = p r o k g Vitamin A Vitamin-D, a-Tocopherol Vitamin K, Riboflavin Vitamin B,, Ca-Pantothenat Nikotinsaure Cholinchlorid Mangansulfat Aureomycin Penicillin DL-Methionin

T a b e l l e 2 G r u p p e n e i n t e i l u n g u n d F u t t e r a n a l y s e

dkr Ration): 5000 IE 1000 IE

1 mg 3 mg

10 mg 5 mg

30 mg 100 mg 200 mg

50 mg 10 mg

10 mg

1 g

::.) Nach Abzug des Phytinphosphats.

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 101 1

wasser ad libitum. Automatische Beleuchtung durch Neonlicht mit einem Wechsel von vierstundiger Helligkeit und zweistundiger Dunkelheit. Im Alter von 5 Wochen wurden aus jedem Kafig 4 Tiere (pro Futterungsgruppe 16) getotet und untersucht. Von den restlichen Kuken der Mangelgruppen wurde von der 7. Woche an ein Teil auf die Kontrollkost umgestellt (Gruppen I1 b, I11 b, IVb, Vb), die ubrigen erhielten weiter das Mangelfutter. Versuchsende im Alter von 12 Wochen.

METHODIK

1. Blut Entnahrne vor der Totung durch Herzpunktion. Untersuchung des Serums

auf Gesamt-Calcium (flammenphotometrisch, HERRMANN, 1956), anorganisches Phosphat (photometrisch, Methode nach ZIMMERMANN), alkalische Phosphatase (nach BODANSKY, 1933) mit Natrium-b-Glyzerinphosphat als Substrat.

2. Epithelkorperchen Die EK beider Seiten wurden untersucht. Wagung nach Fixation in 10°/o

Formalin; Paraffineinbettung, HE- und Azanfarbung. Ermittlung der Driisen- querschnittsgrofie durch Planimetrierung projizierter Schnitte; Ermittlung der Zellkerngrofie durch Ausmessen von je 200 Kerndurchmesser beider EK mittels Okularmikrometer.

3. Knochen a) Wagung der frischen Radien bzw. Tibien nach Entfernung der Weich-

teile, b) Rontgenaufnahme der beiden Tibien, c) Veraschung der beiden Radien bzw. Tibien, Bestimmung des Ascheanteils sowie des Gehaltes der Asche an Calcium und Phosphat nach Methoden von SCHNEIDER (1954) und SCHNEIDER und BARTH (1 960), d) Fixierung des linken Metatarsalknochens (proximaler Abschnitt) in Alkohol-Chloroform und Entkalkung in gepuff erter Zitronen- saure bei 10°C sechs Tage lang (Methode nach MAJNO und ROULLIER, 1951). Histochemische Darstellung der alkalischen Knochenphosphatase mit a-Naph- thyl-phosphorsaure und Echtblausalz BB (Bayer) (Modifizierte Gomori- Methode nach PLENERT, 1958). An Kontrollschnitten Hemmung der Ferment- aktivitat durch M/100 KCN; e) Fixierung des rechten Metatarsalknochens in Formalin; HE-, Azan-, Kossa-Farbung und PAS-Reaktion an Paraff inschnitten von entkalkten und unentkalkten Knochen.

Die ermittelten Werte wurden varianzanalytisch auf statistische Signifi- kanz gepruft. Bei gleichen Gruppengrofien wurde der Range-Test nach DUNCAN (1 955), bei ungleichen Gruppengroflen der modifizierte multiple t-Test (SNEDECOR, 1957) verwandt. Dabei wurden Prozentwerte nach der Sinus- Funktion, Flachenangaben nach ihrem Quadratwurzelwert und die Werte der alkalischen Serumphosphatase, die einer logarithmischen Funktion folgten, nach ihrem Logarithmus transformiert.

BEFUNDE

I. Wachstum und Allgemeinbefinden (Tab. 3) Von Beginn der Versuchsfutterung an nahmen die Kuken aller Mangel-

gruppen langsamer an Gewicht zu als die der Kontrollgruppen. Die Wachs- turnshemmung war besonders ausgepragt bei Ca-Defizit, am starksten bei gleichzeitig uberhohter Phosphatgabe. Nach Umstellung der Mangelgruppen auf die Kontrolldiat von der 7. Woche bis zum Ende der 12. Woche erfolgte sofort eine kraftige Wachstumsbeschleunigung, so dafi gleiche Gewichtszu- nahmen erreicht wurden wie in den Kontrollgruppen.

1012 GROTH

P a b e l l e 3 K o r p e r g e w i c h t ( M i t t e l g e w i c h t i n g)

':.) Die b-Gruppen wurden im Alter von 6 Wochen auf die Kontrolldiat umgestellt.

Abb. 1. Tetanie bei 6 Wochen alten Kiiken, wenige Stunden nach abrupter Umstellung von einem calciumreichen, phosphatarmen Futter auf die Normaldiat

Die mangelhafie Ca- und Phosphatversorgung fiihrte zur Storung des Allgemeinbefindens. Die Tiere waren trage und teilnahmslos, sie lagen viel, ihre Haut war anamisch, das Gefieder aufgeplustert und struppig. Nach Futter- umstellung besserte sich der Habitus merklich.

Bei allen (22) unter Phosphatmangel (mit und ohne Ca-Oberangebot) stehenden und auf die Kontrolldiat umgestellten Kiiken trat innerhalb einiger Stunden nach dem Futterwechsel Tetanie auf (Abb. 1). Funf Tiere starben, die iibrigen iiberlebten nach i. v. Ca-Injektion. Die Phosphatzulage bzw. Ca- Reduktion im Futter bis auf die Werte der Kontrolldiat wurden daraufhin in Etappen innerhalb von 10 Tagen vorgenommen.

11. Knochen (Tab. 4 und 5) Fur die rechnerische Auswertung der Befunde muflten die mit 12 Wochen

getoteten Hahnchen der beiden Ca-Mangelgruppen (I1 + 111) und die der beiden P-Mangelgruppen (IV + V) jeweils zu einer Gruppe zusammengefaflt werden.

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 101 3

n

7. z

5 2

F

8 8 8 8 8

__ 1,938 - 1,769 1,840 2,131 2,211

0,00597 0,00839 0,00940 0,00284 0,01319

~ ~ -

I

( 4

T a b e l l e 4 K n o c h e n v o n 5 W o c h e n a l t e n H a h n c h e n

9

1,445

s',= 0,2730

FG= 75

-x 1.128 g/lOOg

0,02227 0,03248 0,O I2089 0,01981 0,01765

n 8 8 a X __ __ ~

% 44,24 22.38 24,94

4rc X 4 1,694 28,239 29,960 26,938

sin sz 1,6502 1,9028 2 082 I 3 5856 I3975

s', I 2,1236 II / I l l p< 0,05 I I I / V pc0,Ol

n 8 8 8

FG:35

.~ X 33.76 34,35 35.74 32.28 33,85

~ - - __ %

Arc X 36,712 34,6 15 35,581 35,528 35,880 __

I I / I V p<0.05

sin sz I 0,4685 0,3681

= 0,6054 1/11 p<o,o1 I / I V pco.01 FG = 35 1/111 ~ ~ 0 . 0 5 11/111 p < 0.05

4rc 25,442 25,298 25,370 23,452 23,211

0,0487 0,1713 0,1004 0,0970 0,1432

s;= 0,1121

FG I 35 I I / V ; I I I / V

s i = 0,00796 1/111 pc0,05

FG I 35

':.) Vgl. Text S. 1014, 2 a.

1. Gewicht

Das absolute Frischgewicht des Radius (5 Wochen) bzw. der Tibia (12 Wochen) war besonders bei den unter Ca-Mange1 stehenden Kuken, aber auch in der Gruppe V (P-Mangel, Ca-Oberschui3) reduziert. Das Knochengewicht stieg in den einzelnen Gruppen geradlinig mit dem Korpergewicht an. Bei graphischer Darstellung war in beiden Altersstufen (5 und 12 Wochen) die Regressionsgerade fur das Radius- bzw. Tibiagewicht in Relation zum Korper- gewicht bei den Ca-Mangelgruppen und bei der Gruppe V (P- C a + ) be-

1014 GROTH

trachtlich parallel nach oben verschoben, da das Knochengewicht bei diesen Tieren relativ weniger verringert war als das Korpergewicht. Dementsprechend ergaben sich fur diese Mangelgruppen hohere relative Knochengewichte als fur die Kontrollen. In den P-Mangelgruppen (IV) der Swochigen Kuken unterschieden sich die absoluten und relativen Knochengewichte nicht von denen der Kontrollgruppen. - In den 6 Wochen n a c h F u t t e r u m s t e 11 u n g trat in den Mangelgruppen eine erhebliche Steigerung des absoluten und (auger in Gruppe IV + V) eine Reduktion des relativen Tibiagewichtes ein.

2. Mineralstoffgehalt

a) ASCHEGEHALT DES KNOCHENS Infolge eines Miflverstandnisses liegt fur die funf Wochen alten Kuken

nur das Gewicht der Radien, nicht jedoch das der Tibien vor, wahrend das Aschegewicht fur alle 4 Knochen gilt. Bei Annahme eines Gewichtsverhaltnisses zwischen Radius und Tibia von 2 : 3 errechnet man fur die Kontrollgruppen der funfwochigen Kuken einen Aschegehalt von 17,7*/0, der etwa dem der 12wochigen Hahnchen (1 4,07) entspricht, bei denen Knochen- u n d Asche- gewicht sich nur auf die beiden Tibien bezieht. Die Aschegewichte wurden nicht zum Trockengewicht, sondern zum Frischgewicht der Knochen in Beziehung gebracht.

In allen Mangelgruppen beider Altersstufen war der Aschegehalt der Knochen hochsignifikant gesenkt. Nach Futterumstellung auf die Kontrolldiat ergab sich eine Erhohung des Knochenaschegehaltes auf die Werte der Kontroll- €TuPPe.

b) CA-GEHALT DER KNOCHENASCHE Im Alter von 5 Wochen enthielt die Knochenasche in beiden Ca-Mangel-

gruppen und in der P-Mangelgruppe (IV) weniger Ca als in der Kontroll- gruppe. Bei Ca-Zulage zur P-Mangel-Diiit (Gr. V) blieb dieser Abfall aus. Auch im Alter von 12 Wochen wurde in den Mangelgruppen wiederum eine Verringerung des Knochen-Ca-Gehaltes deutlich. Nach Umstellung auf die Kontrolldiat blieb die Ca-Einlagerung im Knochen hinter dem Anstieg der ubrigen Komponenten der Knochenasche zuruck, so dafl der Ca-Prozentsatz niedriger lag als bei den weiterhin mit Mangelfutter ernahrten Tieren.

c) PHOSPHATGEHALT DER KNOCHENASCHE In allen P-Mangelgruppen war der P-Gehalt der Knochenasche betracht-

lich verringert. Bei den 12 Wochen alten Hahnchen hatte auch die Ca-Mangel- Diat zu einer Reduktion des P-Gehaltes gefuhrt. Nach Aufbesserung des Futters (b-Gruppen) verlief die Zunahme des P-Anteiles langsamer als die der ubrigen Bestandteile der Knochenasche, so dai3 sich im Vergleich mit den echten Mangelgruppen, wie fur Ca, so auch fiir P ein verringerter Prozentsatz ergab.

Das Ca :P-Verhaltnis war in allen Ca-Mangelgruppen erheblich gesenkt. Der Aiistieg des Quotienten bei P-Mangel war nur bei den funfwochigen Kuken statistisch zu sichern; nach Futterumstellung fie1 bei den bis dahin unter P- Mange1 stehenden Junghahnen der leicht erhohte Wert signifikant ab.

d) CA :P-VERHALTNIS

3. Makroskopischer Knochenbefund

a) LANGE, DICKE Die Knochen aller unter Mangeldiat stehenden Tiere waren kurzer als die

der Kontrolltiere. Am starksten machte sich die Wachstumshemmung bei Ca-

Untersuchungen uber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien

T a b e l l e 5 T i b i a v o n 1 2 W o c h e n a l t e n H a h n c h e n

10 15

sin 52 I 3.0758

, , I

sin. s2 0,010 1,061 0,183 0,338

s: = 0,6848 Ila + Illa/llb+lllb p<0,05

0,9124 1,3945 1,0183 ] 1,9245

x S2

2,l I7 2,020 - - - 2,000

0,OOLL 0,0093 0,0008 0,0029 0’001 3

- 2,027 1.928 -

“) Wegen der geringen Tierzahl mufiten fur die Auswertung die beiden Ca-Mangel-Gruppen und die beiden P-Mangel-Gruppen zusammengefafit werden. Die b-Mangelgruppen wurden von der 7. W o h e an auf die Kontrolldiat umgestellt.

Mange1 bemerkbar, besonders bei gleichzeitigem Phosphat-Oberangebot. Da- gegen erreichten die Tibien der unter P-Mange1 stehenden Kuken bzw. Jung- hahne (Gr. IV) fast die Lange der Tibien der Kontrolltiere.

1016 GROTH

Bis zum Alter von 5 Wochen waren Knochenlange und -dicke gleichmafiig reduzicrt; die 12wochigen Hahnchen dagegen wiesen unter Ca-Mangel plumpe, gedrungene Tibiaformen auf. Die Umstellung von der Mangel- auf die Kon- trolldiiit bewirkte eine Stimulierung des Knochenwachstums und eine Nor- malisierung der Proportionen.

b) VEKBIEGUNGEN In den P-Mangelgruppen waren die Epiphysen der Kohrenknochen kolbig

verdickt und verliingert. Im Bereich der provisorischen Verkalkungszone war es in diesen Gruppen (bes. bei Gruppe V), nicht jedoch in den Ca-Mangelgrup- pen, hiiufig zum Abknicken der Epiphyse gekommen. Auch Verbiegungen im Bereich der Diaphyse traten bis zum Alter von 5 Wochen nur bci Phosphat- mange1 auf, besonders wieder bei gleichzeitigem Ca-Uberangebot ; ebenso war bei den 12 Wochen alten Hahnchen (Abb. 2) eine Tibia-Verbiegung bei Ca-

Abb. 2. Tibia von je zwei 12 Wochcn alten Hahnchen; (a): Mangclfutter bis Versuchsende, (b): im Alter von 7 W'ochen Umstellung auf die Kontrolldiat. I: Kontrolle, 11: Ca-Mangel, 111: Ca-Mangel, P-Uberschufl, IV: P-Mangel, V: P-Mangel, Ca-Uberschui3. Weitgehende

Normalisierung der Knochenform und -groi3e nach der Futterumstellung

Mange1 nur einmal, bei P-Mange1 (Gr. IV) haufiger, und bei P-Mangel und Ca-Uberangebot bei allen Hiihnchen zu beobachten. Im Bereich der Verbie- gungen, der bei Belastung der Gliedmaflen besonderen Spannungeii ausgesetzt ist, traten im Rontgenbild deutlich die Loosmschen Umbauzonen hervor. Nach Aufhebung des P-Mangels wurde die Verbiegung durch Knochenapposition an den ,,Hohlseiten" z. T. ausgeglichen. Eine perosisartige Beinstellung hatte sich nur bei einem Junghahn der Gruppe V (P-, C a + ) ausgebildet. Die Tibien der 12 Wochen alten Junghahne der Gruppe V waren oft dorsoplantar abgeplattet.

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 101 7

c ) KNOCHENKONSISTENZ Die Metatarsalknochen der Kuken bzw. Junghahne der Kontrollgruppen

und der auf Kontrolldiat umgestellten Mangelgruppen waren hart und nicht schneidbar. Dagegen war bei den ubrigen Tieren der Knochen m. 0. w. biegsam und mit dem Messer schneidbar, und zwar leicht bei Ca-Mangel, weniger leicht und manchmal kaum schneidbar bei P-Mangel.

Beim Langsschnitt durch die proximale Epiphyse und den angrenzenden Teil der Diaphyse des Metatarsalknochens zeigte das Knochenmark der Kon- trolltiere und der auf Kontrollration umgestellten Mangeltiere eine intensiv rote Farbe, wahrend es bei Ca-arm ernahrten und bei einigen Kuken der Gruppe V (P-, C a + ) grau gefarbt und von sulziger Konsistenz war. Bei den P-Mangel-Tieren wurde auf der Schnittflache der Metaphyse ein dichtes, fein- maschiges, hauptsachlich parallel zur Knochenachse angeordnetes Trabekel- system von weich-elastischer Konsistenz sichtbar.

4. Rontgenbild (Abb. 3) Calciummangel und Phosphatmangel ergaben unterschiedliche Rontgen-

bilder, die bei allen 16 Hahnchen jeder Gruppe im Alter von 5 Wochen SO

typisch waren, dai3 man an Hand des Rontgenbildes die Gruppenzugehorigkeit des Kukens angeben konnte. Bei C a - M a n g e l zeigte die Tibia einen sehr schwachen, verschwommenen Rontgenkontrast, ohne deutliche Markierung der Compacta, und zwar besonders ausgepragt in der GruppeIII (Ca-, P+). Charakteristisch fur den P - M a n g e 1 war die starke Verlagerung der deutlich gezeichneten praparatorischen Verkalkungszone in die Diaphyse hinein, und damit ergab sich eine Verlangerung der Epiphyse. Die Diaphyse war, beson- ders im Bereich der Compacta, ziemlich kontrastreich. Der Rontgenkontrast der Corticalis und der raparatorischen Verkalkungszone war unter P-Mange1 bei gleichzeitigem Ca- B berangebot starker als bei normalem Ca-Angebot.

Abb. 3. Calcium-Mangel-Diat : geringer Rontgenkontrast; Phosphat-Mangel-Diat : Starke Verlangerung der Knorpelbalkchen im Fugenknorpel, deutlich markierte praparatorische

Verkalkungszone und Corticalis

1018 GROTH

Im Alter von 12 Wochen waren die Gruppenunterschiede nicht mehr so ausgepragt. Bei den Ca-Mangelgruppen, und in geringerem Mafle auch bei den P-Mangelgruppen, fie1 wieder die Kontrastarmut der Knochensubstanz auf. - Nach Umstellung auf die Normaldiat bildete sich innerhalb von 6 Wochen einc Zunahme der Schattendichte mit deutlicher Kontrastierung der Epiphyse aus.

5. Histochemisch nachweisbarer Gehalt an alkalischer Phosphatase: Eine bei der histochemischen Reaktion auf alkalische Phosphatase auf-

tretende Schwarzung zeigte sich in der Osteoblastenschicht entlang dem A~flcii- rand der Trabekel, mit besonderer Konzentration in der Verknocherungszone. Altere Knochenbalkchen waren nicht tingiert; auch die Knorpelzelleii waren frei von Granula. Die Osteoklasten und das Gefaflendothel wiesen eine posi- tive, aber schwache Reaktion auf. Wahrend sowohl in den Kontrollgruppeii als auch in den Mangelgruppen die Reaktion infolge eines durch die Praparation bedingten Aktivitatsverlustes des Fermentes nur schwach positiv ausfiel, zeigteii die Knochen der in der 7. Woche von der Mangeldiat auf das Kontrollfutter umgestellten Kuken eine deutlich starkere Reaktion an den Spongiosabalkchen der Metaphyse.

6. Knochen-Histologie (Abb. 4-7) Das bei Ca-Mangel-Diat sich ergebende histologische Bild des Knochens

uiiterscheidet sich deutlich von den durch Phosphat-Mange1 bedingten Knochen- veranderungen (Abb. 4).

a) CA-MANGEL-DIAT (1) Im Alter von 5 W o c h e n ist bei Ca-Mangel die Wucheruiigszone (Pro-

liferationszone) des Fugenknorpels unregelmaflig verdickt. Die Knorpelniassen bleiben kompakt. Die Anordnung der Knorpelzellen ist unregelmaflig, ohne Tendenz zur Saulenbildung. Das Knorpelgewebe erscheint gestaucht. Das Ein- dringen von Blutgefaflen aus dem Knochenmark, von denen aus die Auflosung des Knorpels zwecks Umbaues in Knochengewebe ihren Ausgang nehnieii konnte, unterbleibt. Soweit ein solcher Abbau Linter Beteiligung von Chondro- klasten oberflachlich doch stattfindet, ist er unregelmiiflig, so dafl eine gezackte Knorpel-Knochen-Grenze resultiert. Am unteren Randc des Knorpels tritt in einem schmalen Bereich unter Aufblahung der Knorpelzellhohlen, Zellhyper- trophie und Kernpyknose eine sparliche Verkalkung der Knorpelgrundsubstanz und eine geringe Neigung zur Eroffnung der Knorpelzellhohlen in Erscheinung.

Den anschlieflenden Diaphysenbereich nimmt ein dichtes, wirres, vor- wiegend quer zur Knochenachse angeordnetes Geflecht ein, das uberwiegend aus Fasergewebe, z. T. aus Osteoid- und verkalkten Knochenbdkchen besteht. Stellenweise geht das faserige Bindegewebe kontinuierlich in Osteoid- oder Knochengewebe iiber. Die Zahl der Osteoklasten ist stark vermehrt. Der Mark- raum ist fast ausschliefllich von Fasergewebe ausgefullt. Die medullare Hama- topoese ist stark gehemmt.

,B) Im Alter von 1 2 W o c h e n ist die Knochenbildung zwar fortgeschrit- ten, doch besteht im Prinzip die gleiche Wachstums- und Reifungshemmung wie mit 5 Wochen. Wieder fallt die dicke, kompakte, ungleichmaflig begrenzte Knorpelzone auf, die nur unzulaiiglich abgebaut wird. Die Osteoklastentatig- keit hat besonders im Bereich der Zone, in der die Verknocherung stattfinden miiflte, aber auch in der Spongiosa der Diaphyse, noch erheblich zugenommen. Die Osteoklasten liegen z. T. an geraden Trabekelflachen, eingestreut in die dort iiberall vorhandene Lage der Osteoblasten, haufiger jedoch findet man sie in Knochenlakunen. Knochenmatrix und Osteoklast sind durch zahlreiche zarte

Abb

. 4.

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1020 GROTH

Zellauslaufer (Burstenbesatz) verbunden; die Kerne des Osteoklasten ordnen sich dabei meist am entgegengesetzten Zellpol an, im Cytoplasma treten Vaku- olen auf. Aus dem verkalkten Knochen durch die osteolytische Wirksamkeit der Osteoklasten ,,befreite" Knochenzellen werden offenbar unverandert in den Osteoblastenverband aufgenommen. An manchen Stellen besteht eine Akkumulation von Osteoklasten, und in diesem Bereich ist samtliches Knochen- gewebe in Fasergewebe umgewandelt, wobei wieder kontinuierliche Ubergange von Faserstrangen in Osteoid- oder Knochenbalkchen beobachtet werden k" onnen.

Die Zahl der Osteoblasten ist ver- mehrt. Sie produzieren vie1 Osteoid, das aber nur ganz sparlich verkalkt, so dai3 die Trabekel entweder ganz aus der un- verkalkten Grundsubstanz bestehen oder breite Osteoidsaume die Knochenbalk- chen umgeben. Die Corticalis ist dunn. Bei einigen Tieren sind im Endabschnitt der Diaphyse Zysten (Abb. 5) entstan- den, deren Lumen entweder mit Blut- bestandteilen oder mit einer homogenen blai3-eosinophilen Masse ausgefullt ist. In den die bluthaltigen Zysten umgeben- den mesenchymalen Zellen ist eine Ha- mosiderinspeicherung eingetreten. Altere Zysten sind von einer Bindegewebskapsel umgeben. Nicht selten sind in einem Knochen mehrere solcher Hohlraume ent- halten.

6 Wochen nach Behebung des ali- mentaren Ca-Defizits ist die Dicke der Knorpelfuge deutlich reduziert, da die ungeordneten Knorpelmassen resorbiert wurden. Die Struktur der Knochen- Wachstumszone hat sich normalisiert.

Abb. 5. Knochencyste bei einem 14 WO- Zahlreiche Blutgefafle sind in die vorher k e n Junghahn mit hochgradiger kompakten Knorpelmassen eingespros- Calcium-Mangel-Fiitterung; stark ver- d ikCer , kompakter ~ ~ ~ ~ ~ k ~ ~ ~ ~ ~ l , A ~ ~ ~ - Knochengewebe erfolgt kontinuierlich.

Farbung, Panphot, Grofiobjekttisch, Es ist eine deutliche praparatorische Ver- Milar 100mm kalkungszone ausgebildet. Entlang den

Knorpelspangen sind reichlich Chondro- klasten und Osteoblasten angelagert. Das vorher vorwiegend fibrose und osteoide Trabekelwerk is t verknochert, und die Knochenbalkchen haben sich in die Richtung der Knochenachse eingestellt. Blutbildendes Mark ist krafbig entwickelt. Die Zahl der Osteoklasten ist erheblich reduziert.

'Pi'he'kdrPe'chen-HYPe'trOPhie inf'Jlge sen. Der Umbau des Knorpelgewebes in

b) PHOSPHAT-MANGEL-DI#T a ) Im Alter von 5 W o c h e n : Auch der Phosphatmangel bewirkt eine

Verbreiterung des Epiphysenknorpels. Man findet proximal eine fast normal strukturierte Saulenknorpelzone. Der sich anschlieknde Bereich der hyper- trophischen Knorpelzellen ist dagegen verstarkt, da der Nachschub von un- reifen Knorpelzellen aus der Saulenknorpelzone anhalt, wahrend die Reifung und der Abbau des Knorpelgewebes am distalen Ende stark verzogert ist. Blut-

Untersuhungen uber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 102 1

gefafle, z. T. von sinusoidem Typ, sind in reichlicher Menge eingesprossen und gliedern das Knorpelgewebe in lange, dunne, in Richtung der Knochenachse verlaufende Spangen auf. Jedoch geht von den Gefaflen keine chondroklastische Aktivitat aus (Abb. 6). Die Verkalkung der Knorpelgrundsubstanz ist unvoll- kommen, und man findet eine schmale praparatorische Verkalkungszone erst weit distal. Die EroAnung der Knorpelzellhohlen sowie die Knor- pelresorption sind verzogert. Die Knor el-Knochen-Grenze ist un- schar P und hat etwa die Form eines Kammes, da lang ausgezogene, diinne Knorpelfortsatze bis weit nach distal reichen. Auch in der Diaphyse selbst findet man vielfach noch Knorpelkerne innerhalb von Knochen- oder Osteoidbalkchen. Allerdings sind derartige Inseln einer noch nicht abgeschlossenen perichondralen Verknocherung in der Spongiosa in geringem Maf3e bei den Aviden (im Gegensatz zu den Saugern) nicht ungewohnlich. - Das unter der Knorpelzone sich anschlieflende dichte Trabekelwerk ist im wesentlichen longitudinal ausgerichtet.

Das Knochengewebe der P- Mangeltiere weist eine starkere Eo- sinophilie auf als das der Ca-Man- ge]-Tiere. Die Aktivitat der Osteo- Abb. 6 . Fugenknorpel im Metatarsalknohen blasten ist gesteigert, manchmal eines 5 Wochen alten Kiikens bei Phosphat-

-Mangel-Futterung. Starke Verbreiterung der liegen sie in 2 bis 3facher an durch Blutgefafie in schlanke Saulen aufge- Knochen- bzw. Osteoidbalkchen. gliederten Zone der hypertrophischen Knor- Die Verkalkung der Trabekel ist pelzellen; fehlende Chondroklasten-Aktivitat;

Umpragung der Knorpelgrundsubstanz von

Ca-Mangelgruppen, jedoch sind optische Vergrogerung 100 x weiter in den den Gef&n her. Formalin, HE - FZrbung,

auch hier osteoide Saume an den Knochenbalkchen vorhanden

(Abb. 7). Osteoklasten treten nur in bescheidener Zahl auf. Blut- bildendes Mark ist in wesentlich starkerem Maf3e ausgebildet als bei Ca-Mangel.

P) Der Knochenbefund bei den 1 2 w o c h i g e n H a h n c h e n entspricht dem, wie er fur die

5wochigen Kiiken beschrieben wurde. Die stark verdickte Knor- pelzone ist wieder gut vaskulari- Abb. 7. Osteoider Saum an einem Knohen-

trabekel irn Metatarsalknochen eines 5 Wochen

zel1en und der Grundsubstanz ge- UberschuB). Unentkalkt, Formalin, HE-Far- hemmt. Die Kalkeinlagerung in die bung, optische VergroBerung 1000 x Knorpelgrundsubstanz des distalen Knorpeldrittels ist, besonders in Gruppe V

siert, lJnd die Reifung der KnorPel- alten Kukens der Gruppe V (P-Mangel, Ca-

1022 GROTH

(P-Mangel, Ca-Uberschui3) intensiver als im Alter von 5 Wochen sowie bei den Ca-Mangelgruppen. In diesem Bereich treten auch Osteoblasten an die Knorpelsaulen heran und lagern Osteoid ab, ohne dai3 eine Eroffnung der Hohlen der hypertrophierten Knorpelzellen vorhergeht. An manchen Stellen hat man den Eindruck, als werde die Knorpelmatrix unter Annahme einer star- ken Eosinophilie am Rand der Knorpelbalkchen direkt in Knochengrundsub- stanz umgewandelt, wobei die Knorpelzellen anscheinend ohne Zerstorung in diesen Osteoidverband ubernommen werden.

An die Knorpelzone schlieflt sich ein sehr dichtes, spongios angeordnetes Trabekelsystem an. Die Osteoblastentatigkeit ist nicht verandert, w3hrend die Zahl der Osteoklasten auffallig gering ist. Hamatopoetisches Gewebe ist in der P-Mangelgruppe gut entwickelt, wahrend in Gruppe V (P-, C a + ) in einigen Fallen eine Hypoplasie besteht. Die Corticalis ist kraftig.

Nach Ersatz der Mangelration durch das Futter der Kontrollgruppen tritt eine Beschleunigung der Reifung und des Abbaues des Knorpelgewebes ein, die zur Abflachung des Fugenknorpels fuhrt. Die Verkalkung der Knorpel- matrix ist verstarkt, die Struktur der Knorpel- und Verknocherungszone ist normalisiert. Osteoklasten erscheinen auch hier nur in mai3iger Menge.

111. Blutserum (Tab. 6 und 7) Die Serumgewinnung war bei den calciumarm ernahrten Kuken erschwert,

da das Serum bei oder nach dem Zentrifugieren oft sehr schnell gelatinierte und sich ungenugend vom Blutkuchen absetzte.

1. Der Calciumspiegel Gesamt-Ca sank bei Ca-Mangel-Diat ab; signifikant war die Reduktion

aber nur bei den Kuken, deren Phosphat-Aufnahme gleichzeitig erhoht war. Die Verringerung des P-Gehaltes der Nahrung fuhrt zu einem statistisch ge- sicherten Anstieg des Ca-Spiegels, der besonders hoch war bei gleichzeitigem Ca-Oberschui3 in der Diat. Tm Alter von 12 Wochen bestanden keine signi- fikanten Unterschiede, jedoch war bei den Mittelwerten der Ca-Mangelgruppen die gleiche Tendenz festzustellen wie im Alter von funf Wochen.

2. Der Phosphat-Spiegel Die Hahnchen beider Altersstufen reagierten auf die P-arme Diat mit

einem hochgradigen Abfall des Serum - Phosphat - Spiegels. Im Alter von 12 Wochen waren auch bei mangelhafter Ca-Versorgung die Serum-Phosphat- Werte deutlich gesenkt. Nach Beendigung der Mangelfutterung stieg der P- Gehalt des Serums signifikant an (Gr. 11 b u. IV b).

3. Das Ca:P-Verhaltnis Ca und Phosphat verhielten sich im Serum der funfwochigen Kuken pro-

portional der Ca:P-Relation in der Nahrung. Der Ca-Mangel fuhrte aller- dings nur bei gleichzeitiger Erhohung der P-Zufuhr (Gr. 111) zu einer signi- fikanten Senkung des Quotienten, wahrend bei P-Mange1 eine betrachtliche Erhohung des Wertes eintrat. - Im Alter von 12 Wochen zeigte sich nur in der einen P-Mangel-Gruppe (IV) ein charakteristischer Anstieg des Ca:P-Ver- haltnisses, das nach Futterumstellung wieder auf die Werte der ubrigen Grup- pen abfiel.

4. Die Aktivitat der a l k a l i s c h e n S e r u m p h o s p h a t a s e war in allen Mangelgruppen gesteigert, besonders stark im Alter von 5 Wochen; der An- stieg war bei Ca-Mangel-Diat intensiver als bei P-armer Futterung. Bei den 12 Wochen alten Hahnchen waren infolge der geringen Tierzahlen trotz der

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1023

Transformation der Werte die Gruppenvarianten nicht homogen, so dai3 keine Varianzanalyse durchgefuhrt werden konnte. Nach Futterumstellung in den Mangelgruppen sank der vorher erhohte Phosphatasegehalt auf die Werte der Kontrollgruppe ab.

IV. Epithelkorperchen Die Entnahme der EK erfolgte unter Benutzung einer Lupenbrille. Die

Drusen sind nur auffindbar, wenn bei der Sektion die vom Herzen ausgehen- den Blutgefai3e nicht durchtrennt werden. Sie liegen caudal der Schilddruse, in wechselndem Abstand von dieser, in dem von A. carotis und A. subclavia ge- bildeten Winkel. Manchmal sind sie in Thymusgewebe, bei alteren Tieren oft in Fettgewebe eingebettet. Die beiden EK jeder Seite haben engen Kontakt und wurden gemeinsam entnommen und eingebettet; im Text ist deshalb von e i n e m EK auf jeder Seite die Rede. Die Angaben iiber den Drusenquerschnitt und die Zellkerngroflen basieren auf den Mittelwerten fur die EK beider Sei- ten. - Die histologische Kontrolle zeigte, dai3 die EK der Kiiken aus der Kon- trollgruppe und den Ca-Mangel-Gruppen unversehrt und ohne anhaftendes Binde-, Fett- oder Thymusgewebe entnommen worden waren und dai3 somit auch die Gewichtsangaben zuverlassi waren. Dagegen liei3en sich die EK der unter P-Mange1 stehenden Kuken, %ei denen sich eine Atrophie eingestellt hatte, nicht sauber genug herauspraparieren, so dai3 die Wageergebnisse zu Fehlschlussen fuhren mui3ten. In einigen Fallen mii3lang das Aufsuchen dieser ruckgebildeten EK.

Zahl der KGrne

240 I l0,O

.._._ PCa+ P-

Abb. 8. KerngroBenverteilungskurven der Epithelkorperchen von 5 Wochen alten 8 Kiiken. VergroBerung der Zellkerne bei Calciummangel, Verkleinerung bei Phosphatmangel.

Zentralbl,ott f u r Veterinarrnedirin, Bd. IX, He& 10 69

1024 GROTH

T a b e l l e 6 B l u t s e r u m v o n 5 W o c h e n a l t e n H a h n c h c n

1. Epithelkorperchen-Gewicht, EK-Querschnitt (Tab. 8 und 9) Auf die Ca-Mangel-Diat reagierte die Nebenschilddriise n i t einer hoch-

signifikanten Umfangsvermehrung und Gewichtszunahme, wahrend sie sich unter dem Einflufl des Phosphatdefizits der Nahrung betrachtlich zuriickbildete. Nach dem Ubergang von der Mangelfutterung auf die vollwertige Diat trat cine Angleichung der Driisengrofle und des Driisengewichtes an die entspre- chenden Werte der Kontrollgruppe ein.

2 . Zellkerngrofie (Tab. 9 und Abb. 8)

In den vergroflerten EK der Ca-Mangelgruppen waren die Zellkernc hypertrophiert; dabei kam es zu einer Verschiebung der Kerngroflen-Ver- teilungskurve nach rechts. Bei Phosphatmangel trat dagegen eine Kernatrophie cin. Nach Behebung des alimentaren Mangels fand man wieder Kerngroflen, die denen der EK der Kontrolltiere entsprachen.

3. Epithelkorperchen-Histologie (Abb. 9-1 1 )

a) DIE HAUPTZELLEN bildeten zwei- bis vierschichtige, gewunde Strange, die in den Schnitten meist beidseitig an Capillaren grenzten. Die Aktivierung der Driise war charakteri-

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1025

T a b e l l e 7 B l u t s e r u m v o n 1 2 W o c h e n a l t e n H a h n c h e n

Calcium - Alkalische Ca P - Phosphat - Phosphalase I Verhaltnis 1 Spiegel

‘k) Varianzanalyse ohne diese Gruppen. ‘:.‘k) Die b-Gruppen erhielten die Mangeldiat nur fur 6 Wochen, wurden dann auf die Kontroll-

diat umgestellt.

siert durch eine Vergroaerung und Aufhellung von Kern und Cytoplasma, ent- weder im ganzen EK oder in einem Teil der Strange. Dabei konnten Strange mit hypertrophischen Zellen neben solchen mit normaler Zellgroi3e liegen. Mit der Aktivierung der Druse bildete sich eine polare Differenzierung in der Zelle aus: Der vergroi3erte Zellkern wurde in den dem Blutgefafi abgewandten Ab- schnitt der hochprismatischen Zelle verlagert, wahrend den capillarnahen Cyto- plasmabereich m. 0. w. grofle Vakuolen einnahmen (Abb. 9). Diese Blaschen erschienen z. T. optisch leer, meist enthielten sie jedoch eine homogene kolloid- artige Substanz. Die Zahl der Mitosen in den Hauptzellen war in den EK der calciumarm ernahrten Hahnchen deutlich gesteigert. In den atrophischen EK

1026 GROTH

T a b e l l e 8 E p i t h e l k o r p e r c h e n v o n 5 W o c h e n a l t c n H i h n c h e n

Total 7 776,1179 Fu tterung 5 875,4515 2 937,7258 Kafig - Gestell 1 34.48 13 44,8271

342,9133 57,1522

1423,2718 39,5353

Rest 1 900,6664 42,2370

Futt Kontrolle Ca - Mangel Ca - Mangel

- P - Uberschufl

n 16 16 16

P 7,600 33,658 27,077

52 11.0848 52.1595 63.4668

__ ~ - mg

I I / 111 p c 0,o 1 I p< 0.00 I I / I l l

I / V I1/111 p'0,oOl

""} p<o,oo1 s 2 = 11,7239 FG:IO I I Ill

::.) Quadratwurzel-Transformation,

der Tiere aus den Phosphatmangelgruppen waren die Hauptzellen klein; sie hatten ein dichtes Cytoplasma und kleine runde, dunkle, dicht gelagerte Kerne (,,dunkle" Hauptzellen).

b) ,,PYKNOTISCHE ZELLEN" (Abb. 9) In aktivierten Driisen lagen in den Hauptzellstrangen vereinzelt zwischen

den Hauptzellen dunkel tingierte langgestreckte, schmale Elemente mit einem schlanken gestreckten, chromatinreichen Zellkern.

c) ,,SYNCYTIALE ZELLVERBANDE" (Abb. 10) Ein Teil der hypertrophierten EK enthielt in geringer Zahl eine weitere

Zellart. Diese Elemente bildeten kleine Nester, selten auch groi3ere Verbande, mit einem sparlichen gemeinsamen Cytoplasma und dicht liegenden Kernen.

Untersuchungen uber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1027

T a b e l l e 9 E p i t h e l k o r p e r c h e n y o n 1 2 W o c h e n a l t e n H a h n c h e n

II II IV n V

s: = 5 q 8 0 9 l / V a p<O,OI

FG= I I

€ . I 1252 2130 1040 1709 1010 - 496 9 - i 35.45 46.17 32.28 41.34 31,79 22.26 I 17.02 30.89 Iran4

s2 90,28L 81,866 73,202 47,122 34.1 34 - 18,973 - 14,552 21,912

s:=49,6373 I/ l la p=0,063 I la / l lb ~ ~ 0 . 0 5 I I IVb p = 0,056 I / V a ~ < O , O I p<0'05

FG= 17

'b) Die b-Gruppen erhielten die Mangeldiat nur fur 6 Wochen, wurden dann auf die Kontroll- diat umgestellt.

Das Cytoplasma war homogen, bei HE-Farbung hell- bis dunkelrotviolett, bei Azanfarbung dunkelrot tingiert; selten war es mit feinen Vakuolen durchsetzt. Die mandelformigen Zellkerne waren sehr chromatinreich. Die Kernmembran erschien gewellt oder geknittert, so dai3 der Kern wie geschrumpfi aussah. Der Kerndurchmesser war wesentlich geringer (2,l-4,3 p), die Kernzahl pro Flacheneinheit hoher als bei den Hauptzellen. Soweit stellenweise kurze Strange gebildet wurden, lagen die Kerne mit ihrer Langsachse in Langsrich- tung des Stranges. Xhnlichkeit mit den dunklen Hauptzellen oder den oxy- philen Zellen der menschlichen Parathyreoidea (Abb. 10) bestand nicht. Nicht selten wurden die Zellen in einem EK einer Seite in betrachtlicher Anzahl ge- funden, wahrend der Querschnitt des zweiten EK frei davon war. Mit den Hauptzellstrangen oder mit dem Interstitium hatten die Verbande keine kon- tinuierliche Verbindung. Vielmehr schienen sie ein eigenes Gewebe darzustellen. Stellenweise schoben sich die dunklen Zellen im Randgebiet des Verbandes zwi- schen die Hauptzellen vor, die dann unter Bildung von Cytoplasmavakuolen zugrunde zu gehen schienen. Einzelne aufgeblahte Hauptzellen konnte man hier und dort innerhalb der dunklen Zellverbande sehen.

1028 GROTH

d) DIE ,,WASSERHELLEN ZELLEN" (Abb. 11) In der Randzone der meisten EK herrschte eine Zellform vor, deren Cyto-

plasma deutlich gebliiht, aufgelockert und aufgehellt, haufig auch optisch leer erschien. Die Zellgrenzen waren sehr deutlich, fast wie bei Pflanzenzellen. Der rundliche Zellkern war etwas kleiner als der der Hauptzellen uiid in der Zelle exzentrisch gelagert. Die Aufhellung des Cytoplasmas begann perinuklear.

Abb. 9 . Aktiviertes Epithelkorperchen eines 5 Wochen alten Kiikens bei Calcium-Mangel-Diar ; a) schlanke ,,pyknotische Zel- len", b) Hauptzellen, c) apikale Cyroplasma-Vakuolen, d) Capil- lare. Fixat. in Bouinschem Gemisch, HE-Farbung, optische Ver-

gronerung 1000 x

Diese Zellen glichen den ,,wasserhellen" Zelleii der menschlichen Nebenschild- druse. Sie wurdeii nur in der EK-Peripherie, nie in zentralen Bereichen gefun- den, und zwar ohne Abhangigkeit vom Funktionszustand der Druse sowohl in stark atrophierten (P-Mangel) als auch in hochgradig aktivierten Nebenschild- driisen. ,,Oxyphile Zellen" fehlten vollig.

Untersuchungen uber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1029

Abb. 10. A: Aktiviertes Epithelkorperchen eines 12wochigen Hahnes der Gruppe I11 (Ca- Mangel, P-ObersrfiuB). Dunkelkernige ,syncytiale Zellverbande" zwischen den hypertro- phischen Hauptzellstr2ngen; bei a haben die dunklen Zellen Hauptzellen eingeschlossen. Bouin, HE, optische Vergroserung 250 x. B: Die gleiche Zellart im aktivierten Epithel- korperchen eines fiinfwochigen Kiikens der Gruppe I1 (Ca-Mangel). C : Zum Vergleich dunkle Hauptzellen (optische VergroBerung 100 x ) . D: Helle oxyphile Zellen aus menschlichen

Epithelkorperchen (optische VergroBerung 400 x)

e) INTERSTITIUM Bei der Aktivierung der EK verbreiterte sich auch das Stroma. Es kam

zu einer Wucherung eines zellreichen faserarmen Gewebes mit groi3en blasigen Kernen und zu einer Proliferation der Capillaren. In Einzelfallen wurden hier- durch die Epithelstrange weit auseinandergedrangt.

1030 GROTH

f ) FOLLIKEL In wenigen EK waren am Rande F o l l i k e l enthalten, die niit eineni

homogenen, nianchmal auch feinkornigen, flockigen oder fadig-wabigen Kol- loid angefiillt waren; dieses verhielt sich farberisch wie Schilddriisen-Kolloid (bei HE-Farbung blafirosa, bei Azanfarbung blau). Die Auskleidung der Fol- likelhohle bestand aus einem einschichtigen kubischen bis zylindrischen Epithel. Zu Beginn einer derartigen Follikelbildung lagen hypertrophierte Hauptzellen rosettenformig beieinander und sezernierten in einen gemeinsanien engen, zen- tral gelegenen Spaltraum Kolloid.

DISKUSSION

1. Wachstum

Als fiir das Wachs- tum optimales Ca : P- Verhaltnis im Kiiken- futter gilt ein Wert von 1,5 bis 2,O mit einem Ca-Anteil von 1 ,O O / o

und einem Phosphat- anted von 0,6 O/o; 70 O/o

des aus pflanzlichen Futterbestandteilen stammenden Phos-

phats ist als nicht ver- wertbarer Phytin-Phos- phor abzuziehen (NOR-

Abb. 11. ,,Wasserhelle Zellen" im Randgebiet des Epithel- korperchens eines funfwochigen Kiikens bei Calcium-Mangel- Diat. Exzentrische Kernlagerung. Bouin, HE, optische Ver-

groflerung 1000 x R I S und SCOTT, 1959; WATTS und DAVIS,

1960). Ein hoher Fettanteil, wie er in der Kontroll-Diat vorhanden war, er- fordert eine erhohte Ca-Gabe (PEPPER und Mitarbeiter, 1955; EDWARDS und Mitarbeiter, 1958; PEELER und Mitarbeiter, 1960). VANDEPOPULIERE und Mit- arbeiter (1 961) veranschlagen fur Hahnchen einen etwas hoheren P-Bedarf als fur weibliche Kiiken. Unter diesen Aspekten kann die Ca- und P-Versorgung der Kontrollgruppen als optimal angesehen werden. - Die Gewichtszunahmen der Kontrolltiere waren sehr gut. Die bekannte wachstumshemmende Wirkung eines Calcium-Defizits trat bei den extremen Mangellagen, die dem Versuch zugrunde gelegt wurden, deutlich in Erscheinung. Demgegenuber lagen die Ge- wichtszunahmen der Kiiken mit P-armer Diat nicht so sehr unter denen der Kontrollen.

Die Wachstumsintensitat war im ersten Versuchsabschnitt wesentlich hoher als im zweiten Abschnitt. So betrug das Korpergewicht nach den ersten 3 Versuchswochen (Alter von 2 bis 5 Wochen) bei den Kontrolltieren das 5,2- fache des Ausgangsgewichtes, wahrend die Tiere in den letzten 6 Wochen (Alter von 6 bis 12 Wochen) nur das 4,Ifache des Gewichtes zunahmen, das sie zu Beginn dieser Periode hatten. Aus dieser Abnahme der Wachstumsrate mit steigendem Alter ist auch die Tatsache zu erklaren, dafl manche Mangelerschei- nungen im Alter von 12 Wochen nicht mehr so ausgepragt waren wie mit 5 Wochen.

2. Knochen Die Knochenbefunde bei Ca-Mangeldiat und bei P-Mangeldiat unter-

scheiden sich deutlich voneinander. G e w i c h t und Lange der Tibia waren

Untersuchungen uber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 103 1

bei Ca-Mangel-Futterung erheblich starker reduziert als bei P-Mangel. Dai3 K n o c h e n v e r b i e g u n g e n fast ausschliefllich bei den phosphatarm ernahrten Tieren beobachtet wurden, ist auf das hohere Gewicht dieser Tiere zuruck- zufuhren; aui3erdeni stellen die langen schlanken Knorpelsaulen im Epiphysen- fugenbereich, wie das histologische Bild der P-Mangel-Knochen zeigt, eine Pradilektionsstelle fur solche Abknickungen und Verbiegungen dar. Demgegen- uber trat bei den calciumarm ernahrten Tieren in dem kompakten verdickten Fugenknorpel und in der darunter gelegenen Metaphyse eine Stauchung mit vorwiegend senkrecht zur Knochenlangsachse ausgerichteter Lagerung der Zellverbande, Trabekel und Faserzuge ein. Die als ,, K n o c h e n a s c h e " deklarierten Werte sind nur mit Vorbehalt zu akzeptieren, da sie sich auf das Knochenfrischgewicht beziehen. Nach unseren Erfahrungen haben die Knochen der mineralstoff arm ernahrten Tiere einen erhohten Wassergehalt. Deshalb beruht die Abnahme des ,,Aschegehaltes" zum Teil nur auf einem verringerten Trockensubstanzgehalt des Knochens. Die hochgradige Reduktion der Knochen- asche in den Mangelgruppen und die Ruckkehr zu den Werten der Kontrollen nach Normalisierung der Ca- und P-Zufuhr liefen etwa proportional zu den entsprechenden Anderungen des Knochengewichtes. Allerdings war in der P-Mangelgruppe (IV) der funfwochigen Kuken das Knochengewicht im Ver- gleich zu den Kontrolltieren nicht verandert, wahrend sich doch eine signifi- kante Erniedrigung des Knochenasche-Gehaltes und des P-Anteiles der Asche ergaben. Auch in der Gruppe V (P-, C a + ) war der Aschegehalt starker redu- ziert als das Knochengewicht. Zu ahnlichen Ergebnissen kamen VANDEPOPULIERE und Mitarbeiter (1961). Trotz verringerter Mineralstoffeinlagerun bei den

gestort. Darauf weist auch die Tatsache hin, dai3 das Korperwachstum relativ starker gehemmt war als die Gewichtszunahme der Knochen (Erhohung des relativen Tibiagewichtes in den Mangelgruppen). - Verringerte Knochen- aschewerte bei calciumarm ernahrten Kuken fanden auch DONOVAN und Mit- arbeiter (1960). CLEMENS (1961) stellte bei Junghennen, die im Alter von 10-1 5 Wochen durch einen hohen Oxalatgehalt des Futters einem Ca-Defizit unterworfen waren, ebenfalls eine Verminderung des Prozentsatzes fur die Knochenasche in der Tibia fest.

Zwischen Knochen und Blut erfolgt ein fortwahrender C a 1 c i u m - Aus- tausch. Bei wachsenden Tieren hat das im Bereich der praparatorischen Ver- kalkungszone und der Ossifikationszone entstehende Knorpel- bzw. Osteoid- Gewebe eine starke Anziehungskraft fur das aus der Nahrung resorbierte Calcium. Besteht bei einer mangelhaften Zufuhr von Ca jedoch die Tendenz zur Hypocalcamie, so wird unter dem Einflui3 des Nebenschilddrusenhormons das immer zunachst dem Knochen zugefuhrte Ca sofort wieder ans Blut ab- gegeben und steht dem Knochen nicht zur Mineralisierung der Grundsubstanz zur Verfugung. Bei diesem Vorgang findet ein kontinuierlicher Ab- und Anbau von Knochen statt. Die Regulationsorgane sind immer bemuht, die Homoostase des Blutes zu erhalten, wenn auch auf Kosten des Mineralstoffbestandes des Knochens.

Der in den Kontrollgruppen ermittelte C a - G e h a 1 t d e r K n o c h e n - a s c h e von 35,7 bzw. 42,o O / o entsprach etwa den Literaturangaben (SCHMIDT, 1935: 37,2O/o; KLEMENT, 1938: 35,7O/o). Dagegen gibt CLEMENS (1961) einen Wert von nur 22Oio an, der sich wohl auf das Gesamt-Tibia-Gewicht bezieht. Der P - G e h a l t d e r K n o c h e n a s c h e bei den Kontrolltieren lag mit 18,4 bzw. 20,7O/o hoher als der von SCHMIDT (1935) angegebene Normalwert (16,4O/o). - Wahrend bei P-arnier Diat im Alter von 5 Wochen sowohl der Ca- als auch der P-Anteil der Knochenasche verringert waren, wurde durch

P-arm ernahrten Kuken war das Knochenwachstum verhaltnisma a ig wenig

-

1032 GROTH

die Ca-Mangel-Ernahrung nur der Ca-Anteil, nicht aber der P-Anteil gesenkt. In Abhangigkeit von der Diat erg& sich daraus in den Ca-Mangel-Gruppen ein Abfall, in den P-Mangelgruppen ein Anstieg der C a : P - R e 1 a t i o n in der Knochenasche. Diese Verschiebung war aus den oben erorterten Griinden (Abnahme der Wachstumsintensitat) im Alter von 12 Wochen nicht mehr so deutlich wie mit 5 Wochen.

Die beiden Elemente liegen also im Knochen durchaus nicht immer in einern konstanten Verhaltnis vor, wie es ihre proportionale Beteiligung bei der Verltalltung erwarten laat. Das ist wohl darauf zuriickzufuhren, dai3 auch die organische Knorpel- und Knochenmatrix in betrachtlicher Menge Phosphor enthalt. - Uber eine Verringerung des Ca : P-Quotienten in der Knochenasche durch Ca-arme Ernahrung bei Hennen berichten TAYLOR und MOORE (1954). Eine Senltung des resorbierbaren Ca-Angebotes durch einen hohen Oxalatgehalt der Ration fuhrte auch in den Versuchen von CLEMENS (1961) bei 15 Wochen alten Junghennen eine deutliche Reduktion des Ca-Gehaltes und eine geringere Senlrung des P-Gehaltes der Tibia herbei, so dai3 sich verringerte Werte fur die C a : P-Relation ergaben.

Der verringerte Ca- und P-Gehalt der Knochenasche nach der Umstellung der Mangelgruppen auf die Ration der Kontrollgruppe deutet darauf hin, dai3 bei dem in dieseii Gruppen aufs aufierste beschleunigten Knochenwachstum die beiden Eleinente nicht in optimaler Menge eingebaut werden konnten, wenn auch der absolute Ca- und P-Gehalt des Knochens gegenuber den Mangel- gruppen naturlich erhoht war. Der gleiche Unterschied ergibt sich, wenn man die Ca- und P-Werte der Knochen der sehr rapide wachsenden 5-wochigen Kontrollkiiken mit denen der langsamer wachsenden 12-wochigen Kuken ver- gleicht. Auch hier ist bei gleichem Mineralstoffangebot das schnellere Wachstum mit einem geringeren Ca- und P-Gehalt der Knochenasche konibiniert.

K n o c h e n s t r u k t u r : Anhand der Rontgenaufnahnien und der histo- logischen Bilder, die oben naher beschrieben wurden, lieRen sich die Knochen voii calciumarm und phosphatarm ernahrten Tieren differenzieren. Wiederum waren die Unterschiede im Alter von 12 Wochen iiicht mehr so eindeutig wie mit 5 Wochen. Die Anpassung des Organismus an die Mangelernahrung war in den letzten Versuchswochen, in denen die physiologische Verriiigerung der Wachstumsrate einsetzte, wesentlich weiter fortgeschritten als in den ersten drei Versuchswochen.

Die ,,rachitischen" Veranderungen, die bei den beiden Mangelzustanden ini Bereich der Knochen-Metaphyse eintraten, haben offenbar eine unterschied- liche Pathogenese. Die uneinheitlichen morphologischen Bilder sind im wesent- lichen auf die bei den beiden Diatformen dianietral entgegengesetzte Inter- vention der Nebeiischilddrusen zurucltzufiihren. Die Ruhigstellung der EK bei Phosphatmangel hat eiiie Reduktion der Choiidroklastenaktivitat und eiiie Reifungshemmung der I(norpelgrluldsubsta1lz in Form einer verzogerten Depolynierisierung der Matrix zur Folge gehabt. Eine Konsolidierung von Osteoidtrabelteln, die z. T. auch verkalliten, ist in weit starkereni M d e nioglich gewesen als bei der calciumarmen Diat. Beiiii Calciummangel bewirkte das verniehrt gebildete EK-Hornion uber eine hochgradige Stiiiiulierung der Osteo- ltlasten-Tatigkeit eine fibrose Umwandlung der sich bildenden Trabekelformen, so dai3 zu den ,,Rachitis"-Erscheinungen am Fugenknorpel noch eine Osteo- dystrophia fibrosa trat. Deutlich kann man dabei die kontinuierliche Um- pragung eines Grundsubstanzgewebes (Knochen, Osteoid) in ein anderes (fibril- lares und reticulares Bindegewebe) verfolgen. - Der Umbau der Grund- substanzgewebe 1at3t ferner die Moglichlteit der Transformation einer Zellart bezuglich Form und Funktion in eine andere deutlich werden. Mehrere Arbeiten

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1033

aus den letzten 10 Jahren haben die vielseitige Potenz dieser Mesenchym- abkommlinge zur ,,Zellmetamorphose" nachgewiesen, wobei dieser Zyklus Osteozyten, Osteoblasten, Osteoklasten, Makrophagen und Reticulumzellen umfaflt (HELLER und Mitarbeiter, 1950; PRITCHARD, 1952; MCLEAN, 1956; I~OJIMA und OGATA, 1960).

Nachdem das Ca- bzw. P-Defizit der Nahrung behoben worden war, ging der dann einsetzenden starken Beschleunigung des Knochenwachstums eine Steigerung der Aktivitat der a 1 k a l i sc h e n K n o c h e n p h o s p h a t a s e parallel; diese Ferment-Stimulierung ist Voraussetzung fur die intensive Knochen- Mineralisierung. Bei der ,,Rachitis" der Kuken fand MOTZOK (1950) im Knochen einen herabgesetzten Gehalt an alkalischer Phosphatase, wahrend gleichzeitig die Fermentaktivitat im Blut erhoht war.

Die 0 s t e o k 1 a s t en - A k t i v i t a t wird weitgehend vom Funktionszu- stand der EK bestimmt. Applikation von Nebenschilddrusenextrakt (SELYE, 1932) sowie Maflnahmen, die uber eine Ca-Verarmung oder eine P-Anhaufung im Organismus eine Stimulierung der EK bewirken (Peritoneal-Wasche, Nephrektomie) haben eine Vermehrung der Osteoklasteii zur Folge (TALMAGE und Mitarbeiter, 1957; MYERS und Mitarbeiter, 1959; TOFT und TALMAGE, 1960). GAILLARD (1959) sah eine signifikante Erhohuiig der Zahl sowohl der Osteoklasten als auch der Osteoblasten in Gewebekulturen von fotalem Knochen unter dem Einflufl von gleichzeitig inkubiertem EK-Gewebe oder zugefugtem EK-Extrakt. Wahrend des Legezyklus, der zu Ca-Verlusten fuhrt, tritt bei Tauben ebenfalls eine Aktivierung der Osteoklastentatigkeit eiii (BLOOM und Mitarbeiter, 1941). Der Knochen steht unter kontinuierlichem Einflufl der EK (TALMAGE, 1960), deren Hormonproduktion wiederum vom Ca-Gehalt des Blutes bestimmt wird im Sinne des "feed-back"-Mechanismus (MCLEAN und Mitarbeiter, 1955). Eine normale Osteoklasten-Aktivitat ist an das Vorhanden- sein intakter EK gebunden. Nach Parathyreoidektomie (TOFT und TALMAGE, 1960) und, wie aus den vorliegenden Versuchen hervorgeht, nach Ruhigstellung der EK durch P-arme und Ca-reiche Kost sinkt die Zahl der Osteoklasten ab. Die Osteoklastenzahl ist bei genauer Auszahlung soniit ein Index fur die EK-Aktivitat.

B l u t s e r u m : In Parallele zu dem Ca- und P-Gehalt der Knochenasche lagen auch der in der Kontrollgruppe ermittelte Serum-Calcium-Spiegel sowie das Ca : P-Verhaltnis niedriger, der Phosphatspiegel etwas hoher als die in der Literatur genannten Werte (TILGNER - PETER, 1957; POLIN und Mitarbeiter, 1957, 1958). - Trotz der intensiven Bemuhungen der EK, uber eine Hemmung der Knochenmineralisierung die geringe resorbierte Calcium-Menge bei den calciumarm ernahrten Tieren dem Blut zukomnien zu lassen, ergab sich noch ein betrachtliches Ca-Defizit im Serum. Dennoch sank der Ca-Spiegel nie auf tetanische Werte ab. Vielmehr betrug die Reduktion nur etwa 13 O/o (GruppeII) bzw. 30°/o (Gruppe 111). Demgegenuber bewirkte das P-Defizit der Nahrung einen erheblich starkeren Abfall des Serum-Phosphates um 80 O / o in beiden Gruppen. Beim Vergleich der Ca :P-Quotienten im Futter, im Blutserum und in der Knochenasche der 5 Wochen alten Kuken zeigt sich, dafl die Serum- und Asche-Werte proportional fast geradlinig mit den1 Ca : P-Verhaltnis der Diaten ansteigen.

Bei den 5wochigen Kuken lagen die Werte fur die a 1 k a 1 i s c h e S e r u m - P h o s p h a t a s e hoher als bei den 12 Wochen alten Hahnchen. Diese Beobach- tung macht man auch beim Saugetier, wo wegen des intensiveren Knochen- wachstums bei Jungtieren immer hohere Fermentaktivitaten ermittelt werden als bei erwachsenen Tieren. - Die Werte fur die alkalische Serumphosphatase stiegen etwa proportional mit dem Grad der Knochenschadigung und umge-

1034 GROTH

kehrt proportional zum Knochengewicht an. Ein Anstieg der alkalischen Serum- phosphatase ist beim Menschen und beim Sauger eines der ersten Symptome der Rachitis. Auch bei Osteomalazie und Osteodystrophie ist der Ferment- spiegel erhoht. Bei der Rachitis der Kuken erhoben MOTZOK und WYNNE (1950) sowie ZARKOWER und CHUTE (1960) den gleichen Befund.

Epithelkorperchen Der unter Ca-Mangel-Diat sich einstellenden EK-Aktivierung (Zunahme

des Drusengewichtes und des Querschnittes, Vermehrung der Mitosen, Ver- groflerung der Zellkerne) steht bei mangelhaRer Phosphat-Versorgung eine Ruhigstellung (Atrophie der Drusen, Verkleinerung der Zellkerne) gegenuber.

Die Funktion der EK wird nach Ansicht der meisten Untersucher durch den Serum-Ca-Spiegel bestimmt (HANSSLER, 1953, 1954; Literatur bei EGER, 1956). Von ALBRIGHT und REIFENSTEIN (1948) wird dagegen der Phosphat- gehalt des Serums fur die EK-Aktivitat verantwortlich gemacht. Die eigenen Befunde lassen beide Deutungen zu, wobei allerdings der Effekt des P-Mangels auf die EK (Inaktiverung) offenbar durch eine sich einstellende Hypercalcamie bedingt war. Somit konnte die enge Beziehung zwischen dem Ca-Gehalt des Blutes und der EK-Funktion, die in zahlreichen Arbeiten fur den Menschen und das Saugetier beschrieben wurde (LUCE, 1923; BAUMANN und SPRINSON, 1939; HAM und Mitarbeiter, 1940; PATT und LUCKHARDT, 1942; STOERN und CARNES, 1945), auch fur das Huhn bestatigt werden.

Ebenso wie noch nicht sicher geklart ist, ob das Ca oder das Phosphat des Serums den adaquaten Reiz fur die EK-Aktivitat darstellt, ist auch die Frage nicht entschieden, ob das EK-Hormon in den Mineralstoffhaushalt primar durch Beeinflussung der Phosphatausscheidung der Niere eingreiR (Verringe- rung der Ruckresorption durch Hemmung der alkalischen Phosphatase in der Niere: ALBRIGHT und REIFENSTEIN, 1948, ENGFELDT und Mitarbeiter, 1958), oder ob durch direkten Angriff am Knochen primar eine Ca-Mobilisierung erfolgt (Literatur bei EGER, 1955, MCLEAN, 1957).

Einen Teileffekt des EK-Hormons auf das Knochengewebe sieht man heute in einer depolymerisierenden Wirkung auf die Mucopolysaccharide der Knorpel- und Knochengrundsubstanz (ENGEL, 1952; ENGFELDT und Mit- arbeiter, 1958; JOHNSTON und Mitarbeiter, 1961). Mit der Depolymerisierung sinkt die mineralstoffbindende KraR der Grundsubstanz, und die Serum-Ca- Werte steigen an. Nach Injektion von EK-Extrakt sind die Mucoproteine im Serum vermehrt.

Die bei Umstellung der Gruppe IV (P-Mangel-Diat) und V (P-Mangel, Ca-Uberschufl) auf die Normaldiat beobachteten T e t a n i e n sind auf das Unvermogen der infolge der Mangelkost atrophierten EK zuruckzufuhren, sich schlagartig auf die veranderte, wenn auch jetzt ,,normale" Ca- bzw. P-Zufuhr mit dem Futter einzustellen. Bei der Beurteilung von Stoffwechsel- vorgangen muf3 immer die Ausgangslage beachtet werden.

Im F e i n b a u unterscheidet sich die Nebenschilddruse des Huhnes von der des Menschen durch das Fehlen der oxyphilen Zellen. Auch eine Differen- zierung in ,, helle" und ,,dunkle" H a u p t z e 1 1 e n lehnen NONIDEZ (1927) fur das Huhn, KRAICZICZEK (1957) fur den Huhnerembryo und das Kuken sowie BENOIT und CLAVERT (1947) fur die Ente ab. DORN (1959) beschreibt in der Nebenschilddruse des Huhnes dunkle und helle Hauptzellen sowie wasserhelle Zellen und nimmt - analog zu den Literaturangaben uber die menschliche Parathyreoidea - einen Funktionskreislauf dieser Zellen an. Eine strenge Trennung zwischen hellen und dunklen Hauptzellen konnte ich nicht vor- nehmen; vielmehr waren alle Ubergangsstufen bezuglich Zellgroi3e und Farb-

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1035

barkeit vorhanden als Ausdruck eines kontinuierlichen und reversiblen Leistungswandels der Hauptzellen. ,, W a s s e r h e 11 e Z e 11 e n " kamen nur in der Drusenperipherie vor, und zwar ohne Beziehung zum Funktionszustand der Druse. In angeschnittenen EK traten sie ebenfalls im Randbezirk des Praparates, jetzt also in zentralen Drusenpartien, auf. Aus diesen Grunden wird die Aufblahung dieser Zellen als Fixationsartefakt angesehen.

Die in den aktivierten Drusen einzeln zwischen den Hauptzellen liegenden ,, p y k n o t i s c h e n Z e 11 en " hatten Ahnlichkeit mit den Kolloidzellen der Schilddruse. Moglicherweise stellen sie Erschopfungsstadien von Hauptzellen oder aber eine eigene Zellart dar.

KRAICZICZEK (1957) sah in den EK von Huhnerembryonen ahnliche Elemente einzeln innerhalb der Epithelstrange zwischen den Hauptzellen liegen; sie hatten ,,&male, langgestreckte und dunkel gefarbte Zellkerne, die wie zusammengepreflt" emchienen.-

Die a d e r d e m in aktivierten EK beobachteten ,, s y n c y t i a 1 en V e r - b a n d e " dunkler Zellen konnen ebenfalls als Erschopfungsstadien von Haupt- zellen oder als besondere Zellart gedeutet werden. Die morphologischen Befunde sprechen eher fur die zweite Moglichkeit. Die Elemente konnten eine Rolle spielen bei der Produktion des seit langem postulierten zweiten EK- Hormons, dessen Existenz durch Untersuchungen von COPP und CHENEY (1962) kurzlich wahrscheinlich gemacht werden konnte. - GETZOWA (1907) hat ahn- liche Elemente als ,,syncytiumahnliche Zellen" in menschlichen EK beschrieben und als Abkommlinge der dunklen Hauptzellen gedeutet. SANDRITTER und Mitarbeiter (1 955) bezeichneten ahnliche Zellgruppen in den Nebenschilddrusen von Ratten als ,,dunkle Hauptzellen".

Zusammenfassung 1. Mannliche Kuken erhielten vom 10. Lebenstage an ein calciumarmes Futter

mit normalem oder erhohtem Phosphatgehalt (Ca :P = 0,32 bzw. 0,15) oder ein phosphatarmes Futter mit normalem oder erhohtem Calciumgehalt (Ca :P = 7,64 bzw. 13,19). In den Kontrollgruppen betrug das Ca:P-Ver- haltnis 1,50. Totung der Tiere im Alter von 5 bzw. 12 Wochen. Einige Mangelgruppen wurden in den letzten 6 Wochen auf die Kontrolldiat um- gestellt. Untersuchung der Knochen (Gewicht, Rontgenbild, Histologie, Aschegehalt, Calcium- und Phosphatgehalt der Asche), des Blutserums (Gehalt an Calcium, Phosphat und alkalischer Phosphatase) und der Epithel- korperchen (GroBe und Gewicht, KerngroBe, Histologie).

2. Ein C a 1 c i u m d e f i z i t bei normalem bzw. erhohtem Phosphatgehalt im Futter rief charakteristische Veranderungen an den Epithelkorperchen (Gewichtszunahme, Hyperplasie, Vermehrung der Mitosen, KernvergroBe- rung) und an den Gliedmagenknochen (Wachstumshemmung, kompakte Verdickung des Epiphysenknorpels, Steigerung der Osteoklastentatigkeit, Osteodystrophia fibrosa, mangelhaften Rontgenkontrast, Erniedrigung des Ca-Gehaltes der Knochenasche) sowie eine Senkung des Serum-Ca-Spiegels hervor. Demgegenuber ergaben sich bei P h o s p h a t m a n g e 1 - Diat mit normalem bzw. erhohtem Ca-Gehalt folgende Befunde: Atrophie der Epithelkorperchen infolge einer sich einstellenden Hypercalcamie und Hypophosphatamie, am Knochen: Verdickung des Epiphysenknorpels und Auflockerung desselben durch sinusoide BlutgefaBe, Osteoklastenverminde- rung, Erhohung des Ca : P-Quotienten in der Knochenasche, maBige Wachs- tumshemmung, Neigung zu Verbiegungen. Bei a 11 e n Mangelgruppen: Steigerung der Aktivtat der alkalischen Serumphosphatase, Senkung des

1036 GROTH

Knochenascheanteils. Nach U m s t e 11 u n g von Mangel- auf Kontrolldiat stellte sich eine weitgehende Normahierung aller Veranderungen ein. Die Knochen dieser Tiere wiesen eine gesteigerte Aktivitat der histochemisch nachweisbaren alkalischen Phosphatase auf. Der abrupte Wechsel von phosphatarmem Futter (mit und ohne Calcium- uberschui3) auf die Kontrolldiat hatte T e t a n i e infolge Epithelkorperchen- insuffizienz zur Folge.

3. Die am Knochen, im Blutserum und an den Epithelkljrperchen erhobenen Befunde lassen auf eine unterschiedliche Pathogenese des durch Calcium- mange1 und durch alimentaren Phosphatmangel hervorgerufenen Krank- heitsbildes, insbesondere der dabei entstehenden Osteopathie, schliei3en.

4. Die unter Calcium- bzw. Phosphat-Mangel-Ernahrung sich einstellenden histologischen Knochenveranderungen sowie die Feinstruktur der aktivierteii Nebenschilddriise des wachsenden Huhnes werden beschrieben.

5. Eine perosisartige Beinstellung wurde unter 160 mangelhafi bzw. im Uber- schuis mit Calcium bzw. Phosphor versorgten Kiiken nur einmal beobachtet, so dai3 einem Ca- oder P-Defizit bzw. Uberangebot allein keine atiologische Bedeutung fur die Entstehung der Perosis zukommen diirfte.

Summary Experimental Studies on Osteopathies due to Calcium and Phosphorus Deficiency

and their relationship to Parathyroid Function and the Mineral Content of the Blood in Growing Chickens

(1) Male chicks received, from the tenth day after hatching, a diet poor in calcium but with normal or raised phosphorus content (Ca :P = 0.32 or 0.15); alternatively they were given a diet deficient in phosphorus with normal or increased calcium content (Ca:P = 7.64 or 13.19). In the control groups the C a : P ratio was 1.50. The birds were killed at 5 or 12 weeks. Some deficient groups were changed to the control diet in the last six weeks. Studies were made on the bones (weight, X-ray, histology, ash content, Ca and P of the ash), blood serum (content of Ca, P and alkaline phosphatase), and the parathyroids (size and weight, size of nuclei, histology).

(2) Ca deficiency with normal or raised P caused characteristic changes in the parathyroids (increased weight, hyperplasia, increased mitoses, enlarge- ment of nuclei) and in the limb bones retarded growth, compact thickening of epiphyseal cartilage, increased activity of osteoclasts, osteodystrophia fibrosa, deficient X-ray contrast, reduction of Ca content of bone ash; there was also a fall in the serum Ca. In contrast, a diet deficient in P with normal or raised Ca gave the following: atrophy of the parathyroids due to hypercalcaemia and hypophosphataemia and in the bones thickening of the epiphyseal cartilage and a loosening of this cartilage by sinusoidal vessels, reduction in osteoclasts, in- creased Ca:P ratio in the bone ash, mean depression of growth and tendency to bending of the bones. In all the deficiency groups there was an increased activity of alkaline serum phosphatase and a fall in bone ash. After changing from deficient to the control diet there was a considerable degree of restoration to normal. The bones of these birds showed an increased activity of alkaline phosphatase which could be shown histochemically.

The abrupt change from a diet poor in P (with or without excess Ca) to the control diet caused tetany through parathyroid insufficiency.

(3) The findings in the bones, the serum and the parathyroids show a differing pathogenesis of the pathological pictures produced by deficiency of Ca and P.

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1037

(4) The histological bone changes with Ca or P deficiency are described, as well as the fine structure of the activated parathyroids.

(5) A perosis-like stance was seen only once among 160 birds with de- ficiency or excess C a or P in the diet which means that the level of these minerals alone seems to have no aetiological importance for the development of perosis.

RCsumC Recherches expirimentales sur les ostiopathies dues i une carence en calcium et en

phosphate, leur rapport avec la fonction des parathyroides et la teneur en miniraux du sang des poules en pCriode de croissance

1. Des poussins mdles reprent dks le 10‘ jour une nourriture pauvre en calcium avec une teneur en phosphate normale ou accrue (Ca:P=0,32 resp. 0,15) ou une nourriture pauvre en phosphate avec une teneur en calcium normale ou accrue (Ca:P = 7,61 resp. 13,19). Dans les groupes-tkmoins le rapport C a : P ktait de 1,50. Les animaux ont k t k sacrifiks B 1’9ge de 5 resp. 12 semaines. Quelques groupes carencks furent ramenks dans les 6 dernihres semaines A un rkgime semblable B celui des tkmoins. On fit l’examen des 0s (poids, radiographie, histologie, teneur en cendres, dosage de la cendre en calcium et phosphate), du skrum sanguin (teneur en calcium, phosphate et phosphatase alcaline) et des parathyroides (volume et poids, grandeur des noyaux, histologie).

2. Un d k f i c i t e n c a 1 c i u m avec une teneur normale ou accrue en phosphate de la nourriture provoqua des modifications caractkristiques des parathy- roi‘des (augmentation de poids, hyperplasie, augmentation du nombre des mitoses et du volume des noyaux) et des 0s des membres (inhibition de la croissance, kpaississement compact du cartilage des kpiphyses, augmentation de l’activitk des ostkoclastes, ostkodystrophie fibreuse, contraste insuffisant A l’examen radiologique, diminution du taux de calcium dans la cendre) ainsi qu’une diminution du taux de calcium skrique. En revanche dans le rkgime c a r e n c k e n p h o s p h a t e avec teneur en calcium normale ou accrue, on obtint les rksultats suivants: atrophie des parathyroydes consk- cutive B l’hypercalckmie et l’hypophosphatkmie, kpaississement du cartilage kpiphysaire rendu moins compact par la prksence de vaisseaux sinusoydes, diminution des ostkoclastes, augmentation du quotient Ca : P dans la cendre, inhibition modkrke de la croissance, tendance aux dkformations osseuses. Dans t o us les groupes carencks: augmentation de la phosphatase alcaline skrique, diminution de la cendre des 0s. Aprhs la transformation du rkgime carenck en rkgime normal on constata une rkgression pousske de tous les troubles observks. Les 0s de ces animaux montrhrent une activitk accrue de la phosphatase alcaline mise en kvidence par des prockdks histochimiques.

Le remplacement brusque d’un rkgime pauvre en phosphate (avec ou sans exchs de calcium) par un rkgime normal provoqua une t k t a n i e due B l’insuffisance des parathyroides.

3. Les rksultats obtenus sur les os, le skrum sanguin et les parathyroi’des permettent de conclure B une pathogknie diffkrente des syndromes provoquks par la carence alimentaire en calcium et par la carence en phosphate, en particulier en ce qui concerne les ostkopathies observkes.

4. L’auteur dkcrit les lksions ousseuses histologiques et la structure micros- copique des parathyrofdes activkes de la poule en pkriode de croissance dues A une nourriture carencke.

1038 GROTH

5 . On observa une seule fois sur un total de 160 poussins carencis oil dkskqui- librCs des signes caractkristiques de pkrosis si bien qu’un dificit ou excks en Ca ou P ne peuvent avoir une importance itiologique exclusive dans la genkse de la pkrosis.

Resumen Estudios experimentales sobre las osteopath calcio y fosfatoprivas y sus relaciones

con la funci6n de 10s corplis culos epiteliales y con el contenido en sustancias minerales de la sangre en gallinas en crecimiento

1)-Pollitos machos recibieron desde el dkcimo dia de edad un forraje pobre en calcio con contenido normal o elevado en fosfato (Ca:P = 0,32 y 0,15, resp.) o un pienso pobre en fosfato con contenido normal o elevado en calcio (Ca:P = 7,64 y 13,19, resp.). En 10s grupos controles, la relaci6n Ca : P era 1,50. Los animales se sacrificaron a la edad de 5 y 12 semanas, resp. Algunos grupos carenciales se pasaron durante las 6 ~ l t i m a s semanas a la dieta de control. Se realizaron eximenes de 10s huesos (peso, imagen roentgenol6gica, histologia, contenido en cenizas, contenido en calcio y fosfato de la ceniza), del suer0 sanguineo (contenido en calcio, fosfato y fosfatasa alcalina) y de 10s corphsculos epiteliales (tamaiio y peso, dimen- siones del nhcleo, histologla).

2)-E1 d C f i c i t c h 1 c i c o con contenido normal o elevado en el pienso producia alteraciones caracteristicas en 10s corphsculos epiteliales (aumento de peso, hiperplasia, multiplicaci6n de las mitosis, engrandecimiento de 10s nkleos) y en 10s huesos de las extremidades (inhibicidn del crecimiento, engrosa- miento compact0 del cartilago epifisiario, exaltaci6n de la actividad osteo- clistica, osteodistrofia fibrosa, insuficiente contraste roentgenologico, dis- minuci6n del contenido cilcico en la ceniza 6sea), asi como un descenso del nivel del calcio sCrico. Frente a esto, en la dieta c a r e n c i a l d e f o s f a t o con contenido normal y elevado en calcio se comprobaron 10s hallazgos siguientes: atrofia de 10s corphsculos epiteliales como consecuencia de la hipercalcemia e hipofosfatemia yue sobrevenia; en el hueso, engrosamiento del cartilago epifisiario y ahuecamiento del mismo mediante vasos sangui- neos sinusoides, disminuci6n osteoclhstica, elevacibn del cociente Ca : P en la ceniza dsea, ligera inhibici6n del crecimiento, inclinaci6n a encorva- mientos. En t o d o s 10s grupos carenciales: aumento de la actividad de la serofosfatasa alcalina, disminuci6n del porcentaje en ceniza 6sea. Tras el c a m b i o de la dieta carencial por la control se produjo una normalizaci6n muy considerable de todas las alteraciones. Los huesos de estos animales presentaban una marcada actividad de la fosfatasa alcalina, histoquimi- camente identifiable.

El cambio brusco de pienso pobre en fosfato (con y sin exceso cdcico) a pienso control tuvo como consecuencia una t e t a n i a debida a insufi- ciencia de corphsculos epiteliales.

3)-Los hallazgos evidenciados en huesos, en el suer0 sanguineo y en 10s corphsculos epiteliales hacen suponer una diferente patogenia del cuadro nosol6gico producido por carencia cilcica y mediante carencia alimenticia de fosfato, sobre todo en la osteopath asi producida.

4)-Describense las alteraciones bseas histol6gicas que se producen bajo alimen- tacibn carencial de calcio y fosfato, resp., asi como la fina estructura de 10s adrenes activados de la gallina en crecimiento.

5)-Una postura de las patas semejante a la de la perosis s610 se observ6 una vez entre 160 pollitos alimentados insuficientemente con calcio y un exceso

Untersuchungen iiber Calcium- und Phosphat-Mangel-Osteopathien 1039

de fdsforo, de mod0 que a1 dCficit de Ca o P o bien a la sobreoferta sola no le debe corresponder ninguna importancia etiol6gica en la gCnesis de la perosis.

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AnschriR des Verfassers: Dozent Dr. W. Groth, Bonn, Katzenburgweg 7-9.