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Up to now little is known about cell-mediated degradation of biomaterial surfaces, especially as methodologically significant studies are not available. Therefore, the present study focused on ultrastructural details of cells involved in degradation of calcium phosphate ceramics. For the experimental procedure six adult sheep were used. At the medial aspect of the left hindlimb a cylindrical defect was created at the level of the proximal epiphysis of the tibia. Subsequently, a calcium phosphate paste was packed into the defect. Six weeks after implantation, specimens from the implants fixed by perfusion were examined histologically and by transmission electron microscopy. The results of light microscopy revealed substitution of the ceramic by newly formed lamellar bone. Electron microscopy indicated multinucleated cells localized at the implantation site and the bone surface, corresponding to osteoclasts. They formed resorption lacunae and revealed typical ultrastructural features such as the ruffled border and the sealing zone. Osteoclast-mediated degradation was performed by simultaneous resorption and phagocytosis. For the first time this degradation mechanism was documented in vivo. It confirms the notion that osteoclasts are members of the monocyte/macrophage family.

Liver contains about 85% of reticulohistiocytic system. There are no problems to perfuse the isolated organ. The phagocytic activity was measured of young and old rat livers referred to phagocytosis of colloidal carbon. There is no difference between the phagocytic activity of young and old rat livers. The consumption of oxygen of rat livers increases with age.

Das Ziel dieser kontrolliert retrospektiven klinischen Studie war es das Heilungsverhalten des M. interosseus des Pferdes dem Einfluss von equinen mesenchymalen Stammzellen (MSC) und platelet rich plasma (PRP) auf ultrastruktureller Eben mit Hilfe von Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zu untersuchen. 30 Pferde mit einer vordiagnostizierter Desmitis des M. interosseus medius wurden in die Studie aufgenommen und blind randomisiert in drei Gruppen eingeteilt. Die Pferde aus Gruppe A wurden mit einem Placebo behandelt (Dulbeccos Modified Eagle Medium) und dienten als Kontrollgruppe. Die Pferde aus Gruppe B erhielten autologes PRP und die Pferde aus Gruppe C allogene, kryokonservierte MSC. Im Abstand von 6 Wochen wurden insgesamt 3 Kontrolluntersuchungen durchgeführt. Diese beinhalteten eine klinische und sonographische Untersuchung sowie die Entnahme einer Feinnadelbiopsie aus dem Bereich des erkrankten Fesselträgers zur elektronenmikroskopischen Untersuchung. Alle Pferde verfolgten ein standardisiertes Bewegungsprotokoll. Nach einem Zeitraum von 6 Monaten gaben die Patientenbesitzer in Form eines Fragebogens Auskunft über den Stand der Fesselträgererkrankung ihres Pferdes. Diese Arbeit ist Bestandteil einer dreigliedrigen Gesamtstudie. Der vorangegangene erste Teil der Studie beinhaltete die klinische und die sonographische Untersuchung, sowie die Auswertung der Fragebögen. Im zweiten Teil der Gesamtstudie wurde der ultrastrukturelle Aufbau des M. interosseus medius gesunder Pferde, nach gleicher Methode dieser Arbeit (TEM), untersucht. Bei der durchgeführten elektronenmikroskopischen Untersuchung wurden Kollagenfibrillen in ihrem Querschnitt analysiert. Ziel dieser Studie war der Vergleich von gesunden mit erkrankten Fesselträgern, sowie die Erfassung des Heilungsverhaltens und des möglichen Einflusses der verwendeten Therapien. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten auf ultrastruktureller Ebene keinen signifikanten Unterschied zwischen den drei Therapiegruppen und zwischen den drei Untersuchungszeitpunkten. Aus der vorangegangenen klinischen Studie wurde der Lahmheitsgrad und der das Gewebe charakterisierende Score-Wert, ermittelt im Zuge der sonographischen Untersuchung, aufgegriffen und statistisch mit den Ergebnissen der elektronenmikroskopischen Untersuchung verglichen. Beide Werte weisen keinen Einfluss auf das erfasste ultrastrukturelle Erscheinungsbild der erkrankten Bereiche der Sehnen auf. Pferde mit lang anhaltender Erkrankung des M. interosseus medius zeigten einen signifikant kleineren Verteilungsbereich der Fibrillen. Diese Erscheinung ist nicht gruppenspezifisch sondern bezieht sich gruppenunabhängig auf alle Studienpferde. Zusammenfassend bleibt die Erkrankungsdauer der einzig signifikante Einflussfaktor. Im Vergleich der erkrankten Fesselträgerbiopsien der Studienpferde zu den gesunden Sehnenproben gewonnen von Schlachtpferden zeigten sich vor allem im Bereich der Werte des Median und der Standardabweichung gehäuft signifikante Unterschiede. Ein deutlicher Unterschied in der Größenanordnung der einzelnen Fibrillen, ähnlich dem von Narbengewebe, lies sich festhalten. In Bezug auf die Fibrillendichte und den Fibrillenanteil in % lies sich kein Unterschied zwischen erkranktem und gesundem Gewebe finden. Insgesamt verbesserten sich alle Studienpferde klinisch und ultrasonographisch. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen der Kontrollgruppe und den beiden Therapiegruppen. In this controlled study the influence of equine MSC (mesencymal stroma cells) and PRP (platelett rich plasma) on the healing process of horses suffering from desmitis of the equine suspensory ligament (SL) was assessed by clinical, sonographic and ultrastructural examination. The ultrastructure of injured SL-tissue was analysed using transmission electron microscopy (TEM). 30 horses with a diagnosis of SL-desmitis were included. They were divided into 3 groups of 10 horses each. Animals in group A were treated with a placebo (Dulbeccos Modified Eagle Medium) and served as a control group. Horses of group B were treated with autologous PRP and Horses in group C were treated with allogenic, cryo-conserved MSC. Clinical and sonographic examinations were performed at 6 –weeks-intervals. During the initial examination and both controls a fine needle biopsy of the SL lesion area was obtained for the ultrastructual analysis, after the clinical and sonographic examination. All horses were trained according to a controlled exercise program. A questionnaire was used to asses the situation at 6 months. This work is part of a complete study consisting of three different scientific works. Part one contains the clinical and sonographically examinatnion as well as the questionaires. Part two analysed the ultrastructure of healthy SL, using the same method as in this study. During the electronmicroscopic examination collagen fibrils were measured in their cross-section. The aim of this study was to compare the ultrastructure of healthy SL to those suffering from desmitis and to characterize the healing process of damaged SL tissue, including the possible influence of the applied therapies. The ultrastructural analysis showed no significant difference between the samples of the three groups and the time of examination. Horses that had suffered from desmitis of the SL for a longer period of time (chronic desmitis) showed a significant smaller range of fibrils. This finding was overlapping the three groups. In comparison to healthy SL the collagen fibrils of the horses suffering from desmitis showed a significant smaller median and standard deviation of their fibril cross sectional area. This manifestation is consistent with scar tissue. In terms of the total density of fibrils and the amount of fibrils in % there was no significant difference between healthy and damaged SL tissue. All patients improved clinically and sonographically during this study. There were however, no significant differences between the two treatment groups and the control group.

The risk of hemorrhagic complications after extracorporeal shock-wave lithotripsy (ESWL) increases in patients with aspirin intake, but the hematoma-inducing mechanism has not been understood completely at the ultrastructural level.The effect off shock-waves on the kidneys of male Wistar-rats (n=24) was investigated in an experimental setting using a special ESWL device. Ultrastructural examination was performed by light-, transmission electron- and scanning electron microscopy.Shock-wave induced tissue damage appeared in all kidneys independently of aspirin intake. Endothelial detachment, lethal cell injury, gaps and mechanical disruption of the glomerular basement membrane were regularly found. After 1 week, repair processes were completed with evidence of permanent fibrosis in some cases.ESWL can induce modest as well as fatal damage to renal tissue cells. Therefore, after an ESWL-induced hematoma a second ESWL should not be performed within 1 week of the first treatment.

Vorhofflimmern ist eine der häufigsten kardialen Arrhythmien und wurde bereits in einigen klinischen und experimentellen Studien untersucht. Der progressive, zur Chronizität neigende Charakter dieser Erkrankung und die erhöhte Inzidenz mit zunehmendem Alter lassen vermuten, daß strukturelle Veränderungen des atrialen Myokards unabhängig von elektrophysiologischen Veränderungen wesentlich zur Etablierung der Arrhythmie beitragen. In der Pathogenese von Vorhofflimmern wie auch ventrikulären Tachykardien ist eine veränderte Reizweiterleitung zwischen einzelnen Zellen durch gap junctions sowie aufgrund fibrotischer Veränderungen von grundlegender Bedeutung. Veränderungen in der Verteilung und Anzahl von gap junction- und extrazellulären Matrixproteinen wurden an ventrikulärem Myokard bei normalem Wachstum, während des Alterns und bei mit Arrhythmie assoziierten Erkrankungen nachgewiesen. Veränderungen von gap junctions bei Vorhofflimmern wurden bisher überwiegend nur experimentell an normalen Tierherzen untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen variieren stark zwischen den verschiedenen Modellen und die Übertragbarkeit auf die klinische Erkrankung ist durch die fehlende zugrundeliegende chronische atriale Pathologie und die akuten Veränderungen in den Kurzzeit-Modellen limitiert. Die strukturellen Korrelate von chronischem Vorhofflimmern sind immer noch unbekannt. Veränderungen in der Kardiomyozytenverbindung durch gap junctions werden neben fibrotischen und degenerativen Veränderungen auch als Ursache für die Entstehung von chronischem Vorhofflimmern diskutiert. Daher wurde in der vorliegenden Studie Gewebe von 31 Patienten mit chronischem Vorhofflimmern (Maze) im Vergleich zu Gewebe von 12 Patienten mit Sinusrhythmus immunhistochemisch (qualitativ und quantitativ) sowie ultrastrukturell im Hinblick auf folgende Fragestellungen untersucht: 1) remodeling mechanischer und elektrischer interzellulärer Verbindungen, 2) Zunahme extrazellulärer Matrixproteine, 3) Degenerative, nekrotische und apoptotische Veränderungen, 4) Quantitativ veränderte Expression von Connexin 43 und 40 (atriale gap junction Proteine), N-Cadherin (fascia adherens) und Kollagen I (EZM). Nach immunhistochemischer Darstellung verschiedener intra- und extrazellulärer Proteine erfolgte eine eingehende morphologische Untersuchung von Kontroll- und Patientengeweben mit Hilfe der konfokalen Mikroskopie sowie eine weiterführende ultrastrukturelle Untersuchung zur Bestätigung der immunhistochemischen Befunde. Im Anschluß an ein exakt standardisiertes Färbeprotokoll wurden die atrialen gap junction proteine Connexin 43 und 40 sowie N-Cadherin der f. adherens und Kollagen I als Protein der EZM mit Hilfe entsprechender software Ausstattung des konfokalen Mikroskopes quantifiziert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen ergaben deutliche strukturelle Veränderungen im Gewebe von Patienten mit chronischem Vorhofflimmern gegenüber Gewebe von Patienten mit Sinusrhythmus. Alle Patienten mit chronischem Vorhofflimmern zeigten eine gleichzeitige Lateralisierung bzw. oberflächliche Verteilung von Connexin 43, Connexin 40, N-Cadherin und Desmoplakin. Elektronenmikroskopisch wurden laterale gap junctions innerhalb intakter lateraler Glanzstreifen sowie isoliert von diesen nachgewiesen. Bei isolierten lateralen gap junctions handelte es sich sowohl um intakte, normal erscheinende gap junctions als auch um sogenannte 'anular profiles'. An den lateralen Zellgrenzen traten häufig abnorme Ansammlungen elektronendichten Materials auf, bei denen es sich um N-Cadherin handeln kann. Bei Vorhofflimmern waren die atrialen gap junction Proteine reduziert gegenüber dem Kontrollgewebe. Dabei war Connexin 43 sowohl in Atrium als auch Appendix der Maze-Patienten vermindert, während Connexin 40 nur in den Appendices reduziert war. Die Expression von N-Cadherin war bei Vorhofflimmern unverändert. Ausgeprägte fibrotische Veränderungen waren bei allen Patienten mit Vorhofflimmern immunhistochemisch sowie ultrastrukturell nachweisbar. Degenerative Veränderungen traten bei Vorhofflimmern aber auch im Kontrollgewebe bei Sinusrhythmus auf. Die Anzahl Ubiquitin, Komplement C9 oder TUNEL-positiver Kardiomyozyten war bei Vorhofflimmern vernachlässigbar gering. TUNEL-positive Zellkerne konnten elektronenmikroskopisch nicht als Apoptose bestätigt werden. Diese Ergebnisse zeigen, daß chronisches Vorhofflimmern zu deutlichen strukturellen Veränderungen im atrialen Myokard führt. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß sowohl das remodeling mechanischer und elektrischer interzellulärer Verbindungen und die verminderte Connexinexpression als auch die ausgeprägten fibrotischen Veränderungen und die Zunahme extrazellulärer Matrixproteine als strukturelle Korrelate von chronischem Vorhofflimmern anzusehen sind. Strukturelles remodeling der interzellulären Verbindungen kann zusammen mit den fibrotischen Veränderungen lokale Leitungsabnormalitäten verursachen und so zur Entstehung und Aufrechterhaltung von reentry-Kreisläufen und Vorhofflimmern beitragen. Atrial fibrillation is one of the most common cardiac arrhythmias and has been already investigated in numerous clinical and experimental studies. The progressive character of the disease, its tendency to become chronic and the increased incidence with advancing age suggest that independent of electrophysiological changes structural changes of the atrial myocardium may significantly contribute to the establishment of the arrhythmia. Conduction disturbances between individual myocytes due to changes of gap junctions have a fundamental importance in the pathogenesis of atrial fibrillation as well as ventricular tachycardia. Changes in number and distribution of gap junctions and an increase in fibrosis have been reported in ventricular myocardium during normal growth, aging and in cardiac diseases which are associated with arrhythmia. Changes of gap junctions in atrial fibrillation were mainly investigated in experimental animal models. The results of these studies are still contradictory and their clinical relevance is limited because of the absence of chronic atrial pathology. Furthermore only acute changes can be studied in short-time experiments. The structural correlates of chronic atrial fibrillation are still unknown. Changes in the intercellular connection of cardiomyocytes concerning gap junctions as well as fibrotic and degenerative changes are discussed as possible causes for the initiation and self-perpetuation of chronic atrial fibrillation. Therefore in the present study the atrial tissue of 31 patients with chronic atrial fibrillation (Maze) were immunohistochemically (qualitatively and quantitatively) and ultrastructurally examined in comparison to the atrial tissue of 12 patients with sinus rhythm with regard to the following questions: 1) remodeling of intercellular mechanical and electrical connections, 2) extent of interstitial fibrosis, 3) quantitatively changed expression of Connexin 43 and 40 (atrial gap junction proteins), N-Cadherin (fascia adherens) and Collagen I (extracellular matrix). After immunolabeling of different intra- and extracellular proteins all tissues were morphologically examined in detail by laser scanning confocal microscopy. In addition an ultrastructural examination was performed to confirm the immunohistochemical results. Following a standardized labeling protocol Connexin 43 and Connexin 40 as well as N-Cadherin and Collagen I have been quantified using a suitable software of the confocal microscope. The results of the present study showed obvious structural changes in the tissues of patients with chronic atrial fibrillation as compared to tissues from patients with sinus rhythm. All patients with chronic atrial fibrillation demonstrated a concomitant lateralisation and redistribution of Connexin 43, Connexin 40, N-Cadherin and Desmoplakin. Electron microscopy showed lateral gap junctions both, in intact lateral intercalated discs and isolated from intercalated discs. Isolated lateral gap junctions were either intact and of normal appearance or presented 'anular profiles'. At the lateral cell borders abnormal accumulations of electron dense material were often detected, which might be N-Cadherin. Quantitative studies showed that the atrial gap junction proteins were reduced in atrial fibrillation. The Connexin 43 was reduced in atrium and appendages of Maze-patients whereas Connexin 40 was only reduced in the appendages. The expression of N-Cadherin was not altered in atrial fibrillation. Distinct interstitial fibrosis was immunohistochemically and ultrastructurally shown in all patients with atrial fibrillation. Degenerative changes were present in atrial fibrillation but also in control tissue of patients with sinus rhythm. The rate of ubiquitin, complement C9, or TUNEL positive cardiomyocytes was extremly low in atrial fibrillation. TUNEL positivity of nuclei could not be confirmed as apoptosis by electron microscopy. These results show that chronic atrial fibrillation is associated with distinct structural changes of the atrial myocardium. Both the remodeling of mechanical and electrical intercellular junctions, the reduced expression of connexins and the high degree of interstitial fibrosis can be regarded as structural correlates of chronic atrial fibrillation. Structural remodeling of intercellular junctions accompanied by fibrosis may cause localized abnormal conduction and thereby contribute to the initiation and establishment of reentry pathways and atrial fibrillation.

The aim of this study was to analyse pathomorphological findings after treatment with laser induced tumor thermotherapy (LITT) on liver tissue and to correlate the results with magnetic resonance imaging. LITT was performed ex vivo and in vivo using a Neodym-YAG-Laser. Lesions were monitored by MR-thermometry ex vivo and by contrast-enhanced MRI in vivo. After LITT the lesions were examined macroscopically, histologically, and electronmicroscopically. LITT-induced tissue damage was qualitatively evaluated, classified, and quantified by means of digital image analysis. Four different zones of tissue damage were identified within the lesions. Adjacent to the applicator the tissue was completely ablated while more peripheral lesions exhibited only sublethal cell damages seen by EM. In vivo the pattern of tissue injury followed the lobular architecture of the liver tissue. Ultrastructural examination revealed only in areas of minor tissue injury intact sinusoidal patterns. MRI overestimated the diameter of the core zone of complete tissue ablation both ex vivo and to a lesser extent in vivo.