Asthma

Pferdeasthma

Pferde in Stallhaltung sind einer Vielzahl von Allergenen und Reizstoffen ausgesetzt, die in ihrer natürlichen Umgebung nicht vorkommen. An erster Stelle steht der Heustaub, welcher Schimmelpilzsporen und sogenannte Endotoxine (von Mikroorganismen produzierte Giftstoffe) enthält, die Allergien auslösen können. Solche Allergene und Reizstoffe sind für eine Reihe sehr verbreiteter, nicht ansteckender Lungenkrankheiten verantwortlich. Da ein klarer Zusammenhang mit der Stallhaltung besteht, handelt es sich gewissermassen um Zivilisationskrankheiten. Mehr als die Hälfte der Schweizer Sport- und Freizeitpferde ist davon betroffen.

Genetik des Equines Asthma

Nachkommen von betroffenen Elterntieren haben ein erhöhtes Krankheitsrisiko.

Schon vor fast hundert Jahren wurde beobachtet, dass gewisse Hengste und Stuten die Krankheit vererben. Mit Hilfe modernster genetischer Methoden wird nun am ISME der erbliche Hintergrund dieser Lungenerkrankung untersucht. Übergeordnetes Ziel dieser Forschung ist es, durch frühzeitige Erkennung und Vermeidung risikoreicher Paarungen nachhaltig die Lebensqualität der Tiere zu verbessern. Im Rahmen dieser Projekte wurden zwei Hengste identifiziert, welche an RAO leiden. Die Nachkommen dieser Hengste wurden ausfindig gemacht und untersucht sowie die Besitzer anhand eines standardisierten Fragebogens befragt. Aus Blutproben der Nachkommen wurde DNA isoliert. Dabei zeigte sich: Die Nachkommen der erkrankten Tiere haben ein ungefähr 5-fach höheres Risiko, selbst an RAO zu erkranken, als andere Pferde.

Zwei Chromosomenregionen identifiziert – Verbindung mit Hautallergien und Abwehr gegen Darmparasiten.

Da das gesamte Erbgut des Pferdes entschlüsselt wurde, konnten mit einem sogenannten «Gesamt-Genom-Scan» zwei Chromosomenabschnitte identifiziert werden, die stark mit RAO in Verbindung gebracht werden können. Wichtige Gene in diesen Chromosomenregionen werden weiter untersucht. Eines dieser „Kandidatengene“ hat beim Menschen und anderen Tierarten allgemein mit Allergien und auch mit der Abwehr gegen Parasiten zu tun. Auch beim Pferd konnten wir in unseren Untersuchungen eine Verbindung der RAO mit einem vermehrten Auftreten von Hautallergien (Sommerekzem, Nesselfieber) und einer verminderten Ausscheidung von Parasiteneiern zeigen.

Weitere Untersuchungen, die bereits im Gang sind, sollen anhand von noch grösseren Zahlen von Pferden und unter Einsatz der neuen Genchip Technologie zeigen, wie die Gene die Resistenz gegen Parasiten und die Anfälligkeit für Allergien regulieren. Wegen der vielen Parallelen zum Asthma und anderen Allergien des Menschen, aber auch zu parasitären Krankheiten in Entwicklungsländern, stösst diese Forschung nicht nur in der Tiermedizin auf Interesse.

 

 

Identifikation von Allergenen

Heustaub, der Schimmelsporen und Endotoxine (von Mikroorganismen produzierte Toxine) enthält, ist der Hauptauslöser. Veränderungen in der Umwelt, wie z.B. der Wechsel der Futtersorte, können die Staubexposition von Pferden begrenzen. Während die Zahl der "klassischen" Fälle in den letzten Jahren zurückgegangen zu sein scheint, beobachten wir immer mehr atypische Fälle, die nicht gut auf die konventionelle Behandlung ansprechen. Diese Pferde können auf andere Allergene als die im Heu vorhandenen empfindlich reagieren.

Ein neuer diagnostischer Ansatz - Eine in Zusammenarbeit mit einer englischen Forschungsgruppe durchgeführte Studie hat gezeigt, dass andere Quellen von Allergenen wie Latex (aus synthetischen Böden oder Straßenabrieb), Pilze oder Hausstaubmilben bei der Entstehung von Asthma eine Rolle spielen können. Diese Ergebnisse wurden dank einer innovativen Technologie erzielt: der Messung von IgE-Antikörpern mittels Mikrochip ("Microarray"). Dieser speziell für Pferde entwickelte Mikrochip ermöglicht die gleichzeitige Analyse von etwa 100 verschiedenen Allergenen im Blut und in der broncho-alveolären Lavage.

Ziel dieser laufenden ISME-Studie ist die Identifizierung von Allergenen im Zusammenhang mit Asthma in der Schweizer Pferdepopulation, um einen an unsere Pferde angepassten Mikrochip zu entwickeln. Mehr als 80 Pferde wurden untersucht. Die gesammelten Proben werden derzeit analysiert. Wir hoffen, dass die Ergebnisse dieser Studie zur Entwicklung einer personalisierten Behandlung des asthmatischen Pferdes beitragen werden, wie z.B. ein gezieltes Umweltmanagement oder eine Desensibilisierung gegenüber den identifizierten Allergenen. 

Die Rekrutierungsphase für diese Studie ist bereits abgeschlossen. Neue Studien zu Asthma sind für 2025 geplant. Ein Aufruf zur Teilnahme wird zu gegebener Zeit veröffentlicht.

CXCL13-Forschungsprojekt

Dieses Projekt zielt darauf ab, einen praxisnahen Test zu entwickeln, mit dem das Immunprotein CXCL13 im Blut und in der bronchoalveolären Lavage des Pferdes gemessen werden kann.

CXCL13 steuert die Wanderung von Immunzellen, ist mit der Typ-3-Immunantwort verbunden, die chronische Entzündung fördert, und unterscheidet sich damit von der Typ-2-Immunantwort, die typisch für allergische Reaktionen ist. Bei bestimmten Formen des equinen Asthmas ist die Typ-3-Antwort übermässig ausgeprägt und verstärkt die chronische Entzündung der Atemwege. Studien zeigen erhöhte CXCL13-Werte in Lunge und Blut von Menschen mit Asthma. In Mausmodellen konnte das Blockieren von CXCL13 die Entzündung der Atemwege deutlich vermindern. Damit gilt CXCL13 als vielversprechender diagnostischer Biomarker, der sogar ein therapeutisches Potenzial besitzt.

Um diesen Test zu entwickeln, haben wir einen aussergewöhnlichen Partner: das Alpaka! Kameliden sind bekannt dafür, einen ganz besonderen Antikörpertyp, die sogenannten Nanokörper (oder Nanobodies), zu produzieren. Nachdem wir ein Alpaka mit dem Zielprotein CXCL13 immunisiert haben, ermöglicht uns eine einfache Blutentnahme, spezifische Nanokörper für das equine CXCL13 zu gewinnen. Diese Nanokörper verfügen über sehr interessante biologische Eigenschaften; sie können in diagnostische Tests integriert oder therapeutisch eingesetzt werden. Ein grosser Vorteil ist, dass sie nach der Produktion künstlich konserviert und reproduziert werden können, ohne dass das Alpaka erneut immunisiert oder ihm Blut entnommen werden muss.

Unser Team hat bereits nachgewiesen, dass Pferde mit hochgradigem Asthma mehr CXCL13 in Lungen- und Blutzellen aufweisen als gesunde Pferde. In der laufenden Studie entwickeln wir Labortests, um CXCL13 zuverlässig und praxisnah in Blut und bronchoalveolärer Lavage zu messen. Es werden zwei Ziele verfolgt:

  1. Die Diagnose von Asthma durch einen einzigen Test zu erleichtern
  2. Die zugrunde liegende Immunantwort genauer zu bestimmen (Typ 2, allergisch, oder Typ 3, entzündlich).

Langfristig soll diese Unterscheidung eine präzisere und individuellere Behandlung ermöglichen.

Die Rekrutierung beginnt 2026: wir suchen asthmatische Pferde und gesunde Kontrollpferde. Wir werden Sie hier weiter informieren.

Publikationen

2023

2022

2021

  • Herteman, N., Mosing, M., Waldmann, A. D., Gerber, V., Schoster, A., (2021). Exercise-induced airflow changes in horses with asthma measured by electrical impedance tomography. Journal of veterinary internal medicine IF: 3.333, 35(5), S. 2500-2510. Wiley-Blackwell 10.1111/jvim.16260 PMID: 34505734

 

2020

  • Hulliger, M., Pacholewska, A., Vargas, A., Lavoie, J.-P., Leeb, T., Gerber, V., Jagannathan, V., (2020) An Integrative miRNA-mRNA Expression Analysis Reveals Striking Transcriptomic Similarities between Severe Equine Asthma and Specific Asthma Endotypes in Humans. Genes IF: 3.759, 11(10) MDPI, Molecular Diversity Preservation International 10.3390/genes11101143
  • Couetil, L., Cardwell, J., Leguillette, R., Mazan, M., Richard, E., Bienzle, D., Bullone, M., Gerber, V., Ivester, K., Lavoie, J.-P., Martin, J., Moran, G., Niedźwiedź, A., Pusterla, N., Swiderski, C., (2020) Equine Asthma: Current Understanding and Future Directions. Frontiers in veterinary science, IF: 2.245 7(450), S. 450. Frontiers Media 10.3389/fvets.2020.00450

2019

  • Sperl, C., Gerber, V., Drießlein, D., Klima, A., Becher, A.M. (2019). Are Respiratory Clinical Signs in Horses Associated With Strongyle Egg Shedding Rates on Farms With Varying Egg Shedding Levels? Journal of equine veterinary science, 75, S. 104-111. doi: 10.1016/j.jevs.2019.01.006 PMID: 31002083
  • Verdon, M., Lanz, S., Rhyner, C., Gerber, V., Marti, E., (2019) Allergen-specific immunoglobulin E in sera of horses affected with insect bite hypersensitivity, severe equine asthma or both conditions. J Vet Intern Med. 2018;33(1):266-274.
  • White, S.J., Moore-Colyer, M., Marti, E., Hannant, D., Gerber, V., Coüetil, L., Richard, E. A., Alcocer, M., (2019). Antigen array for serological diagnosis and novel allergen identification in severe equine asthma. Scientific reports, 9(15170) Springer Nature 10.1038/s41598-019-51820-7 PMID: 31645629

2018

  • Mason, V. C., Schaefer, R. J., McCue, M. E., Leeb, T., & Gerber, V. (2018). eQTL discovery and their association with severe equine asthma in European Warmblood horses. BMC genomics, 19(1), 581. doi:10.1186/s12864-018-4938-9