Ultrastructural investigations in Fasciola hepatica after the therapy with albendazole sulphoxide with Rattus norvegicus and with sheep

Titelblatt, Abkürzungsverzeichnis, Inhalt, Danksagung, Selbständigkeitserklärung 1\. Einleitung 2\. Literaturteil 3\. Material und Methoden 4\. Ergebnisse 4.2 Ergebnisse der elektronenmikroskopischen Untersuchungen 4.2.2 Ergebnisse der transmissionselektronenmikroskopischen (TEM) Untersuchungen 5\. Diskussion 6\. Zusammenfassung 7\. Summary 8\. Anhang 9\. LiteraturverzeichnisUltrastrukturelle Untersuchungen an Fasciola hepatica nach der Therapie mit Albendazolsulfoxid bei Rattus norvegicus und bei Schafen Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob und in welcher Konzentration Albendazolsulfoxid zur Therapie gegen F. hepatica geeignet war. Zudem wurde ermittelt, ob der Einsatz eines Enhancers zur Verbesserung der Wirkung und Verwendung von geringeren Wirkstoffmengen führte. Die durchgeführten Untersuchungen erfolgten sowohl an experimentell infizierten Ratten als auch an natürlich infizierten Schafen. Das Medikament wurde auf unterschiedlichen Applikationswegen verabreicht. Die Wirksamkeit des Wirkstoffes wurde anhand von Kotuntersuchungen überprüft. Im Anschluss wurde eine Sektion der Ratten durchgeführt. Des Weiteren wurde die Wirkung von Albendazolsulfoxid auf die Morphologie des Parasiten untersucht. Das Wurmgewebe wurde sowohl transmissionselektronenmikroskopisch als auch per Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Im tierexperimentellen Teil dieser Arbeit ergab sich, dass Albendazolsulfoxid oral, subkutan und intraperitoneal bei Ratten in einer Dosierung von 30 mg pro Kg Körpergewicht kurativ wirkte. Durch die kombinierte Behandlung mit dem Enhancer konnte die Wirkstoffmenge bei den oben genannten Applikationsformen auf 20 mg pro Kg Körpergewicht reduziert werden. Für die pour- on Behandlung der infizierten Ratten ergab sich bei der alleinigen Applikation von Albendazolsulfoxid eine Dosis von 130 mg pro Kg Körpergewicht. Wurde der Wirkstoff in Kombination mit dem Enhancer verabreicht, lag die Dosierung von Albendazolsulfoxid bei 90 mg pro Kg Körpergewicht. Bei den durchgeführten Untersuchungen ergab sich, dass der Enhancer allein keine fasziolicide Wirkung hatte. Er bewirkte eine Reduktion des benötigten Wirkstoffes und reduzierte die Eiaussscheidung um einen Tag. Die an den Schafen durchgeführten Untersuchungen ergaben ebenfalls, dass die orale Wirkstoffmenge bei einer mit Enhancer kombinierten Behandlung bei 20 mg Albendazolsufoxid pro Kg Körpergewicht lag. Die ermittelte Dosierung für die pour- on behandelten Schafen lag bei 200 mg Albendazolsulfoxid pro Kg Körpergewicht in Kombination mit dem Enhancer . Für die elektronenmikroskopischen Untersuchungen wurden Ratten mit 20 mg und mit 40 mg Albendazolsulfoxid pro Kg Körpergewicht behandelt. Es erfolgte eine Behandlung mit Albendazolsulfoxid allein und eine Kombinationsbehandlung des Wirkstoffs zusammen mit dem Enhancer. Die Untersuchung der Würmer erfolgte nach 24 und nach 48 Stunden. Es zeigte sich sowohl bei der Rasterelektronenmikroskopie als auch bei der Transmissionselektronenmikroskopie, dass die Schäden am Gewebe mit der höheren Dosierung und bei der längerer Wirkzeit zunahmen. Durch den Zusatz des Enhancers waren die Schäden an F. hepatica im Vergleich zur alleinigen Behandlung mit Albendazolsulfoxid in allen untersuchten Präparaten deutlicher und stärker ausgeprägt. Bei den REM- Untersuchungen erwies sich, dass es durch die Behandlung der Parasiten offenbar zu einer deutlichen Schädigung der Wurmoberfläche kam. Bei allen behandelten Würmern wurde eine Schwellung des Teguments beobachtet, wodurch die darauf befindlichen Häkchen eingesunken erschienen. Auch traten auf dem Tegument Ansammlungen von Bläschen und zytoplasmatischen Trümmern hervor. In hoher Dosierung und durch die zusätzliche Applikation des Enhancers entstanden Furchen im Tegument und es kam zum Häkchenverlust an der Wurmoberfläche. Anhand der TEM- Aufnahmen wurde untersucht, welche Schäden auf zellulärer Ebene im Tegument, Darm und Ovar durch die Behandlung entstanden. In allen untersuchten Geweben wurden Schäden in Form von starker Vakuolenbildung festgestellt. Die stärkste Schädigung zeigte sich im Bereich der Basallamina in Form von verschmelzenden Vakuolen. Durch den Zusatz des Enhancers, wurden die Schäden stärker und es entstanden Spalträume. Zudem kam es zu morphologischen Veränderungen an den Mitochondrien in Form von Schwellungen bzw. Platzen. Teilweise löste sich die Basallamina vom umliegenden Gewebe ab und es entstanden große Hohlräume, so dass das Wurmgewebe zum Teil völlig lysiert wurde.Ultrastructural investigations in Fasciola hepatica after the therapy with albendazole sulphoxide with Rattus norvegicus and with sheep In the course of this study several tests were out into whether, and in what concentrations, albendazole sulphoxide is suitable for use in therapy against F. hepatica. It was also determined whether the use of an enhancer results in an improvement of efficacy and allows the reduction of the active substance. The study also investigated the effects of albendazole sulphoxide on the morphology of the parasite. Parasite tissue was analysed using both transmission electron and scanning electron microscopy in order to determine whether morphological changes occurred under exposure to the active substance. In the animal experimental part of the study, it was found that albendazole sulphoxide has a fasciolide effect whether administered orally, subcutaneously or intraperitoneally to rats in a dosage of 30 mg per kg bodyweight. In combination with the enhancer, the quantity of active substance in the aforementioned forms of administration can be reduced to 20 mg per kg bodyweight. For pour- on treatment of the infected rats, a dose of 130 mg per kg bodyweight was found to be necessary if albendazole sulphoxide was applied by itself. In combination with enhancer the albendazole sulphoxide dose for pour- on treatment could be reduced to 90 mg per kg bodyweight. The studies showed that the enhancer itself had no fasziolide effect. It allowed a reduction of the quantity of the active substance required and stoped the secretion of eggs faster. The effective quantity of the active compound in the oral application in sheep was found to be 20 mg albendazole sulphoxide per kg bodyweight. The pour- on dosage determined as being necessary in sheep was 20mg to be 200 mg albendazole sulphoxide per kg bodyweight in combination with the enhancer. For the electron microscope examinations, rats were treated with 20 mg and 40 mg albendazole sulphoxide per Kg bodyweight. Treatment was given both in the form of albendazole sulphoxide alone and in combination with the enhancer. The worms were examined after 24 and 48 hours. Both scanning and transmission electron microscopy showed that the higher the dose, the more substantial the damage caused to the worm. It was also found that the damage to the parasite increased the longer it was exposed to the active substance. With use of the enhancer, the damage to F. hepatica was greater and more marked than under treatment with albendazole sulphoxide alone. Examination under the scanning electron microscope revealed that the treatment evidently causes marked damage to the surface of the worm. In all the worms exposed to treatment, swelling of the tegument could be seen, causing the hooks located on top to appear sunken in. Additionally, an accumulation of small blisters and cytoplasmatic debris was observed on the tegument. Under higher dosages and with additional application of the enhancer, furrows occurred in the tegument, with loss of hooks from the worm`s surface. The examinations revealed no differences in reaction between the ventral and the dorsal tegument. However, the damage to the rear end of the worm was more marked than to the front end. With the aid of the TEM images, it was possible to examine the damage caused by albendazole sulphoxide alone and in combination with the enhancer to the tegument, intestine and ovary. In all the tissue examined, treatment with the active substance was found to cause damage in the form of extensive vacuole formation. The most severe damage in all the tissue examined was observed in the area of the basal lamina in the form of merging vacuoles. Use of the enhancer intensified the damage, with additionally fissuring. Mitochondrial changes in morphology such as swelling and bursting occured. In some cases, the basal lamina broke away from the surrounding tissue, creating large cavities in the worm tissue in some cases being completely lysed