The Prevalence and Histopathology of Endocrinopathic Laminitis in Horses

Laminitis is a common, debilitating condition of equids that may have substantial effects on animal welfare. Laminitis may be related to endocrinopathic or inflammatory diseases, as well as uneven weight distribution. Until recently, research into the prevalence of endocrine disease amongst horses with laminitis has been overlooked, although it was anecdotally thought to be high. Most histological studies have been conducted on experimental carbohydrate overload or inflammatory models. However, more recently the histology of a hyperinsulinaemic model of laminitis was described with important differences apparent from the previous inflammatory models however, a more detailed study had not been performed. Furthermore, the histology of chronic, naturally occurring endocrinopathic laminitis has not been described and compared to that of healthy animals. The research presented in this thesis aimed to investigate endocrinopathic laminitis. In Study I, the prevalence of endocrine disease (either basal hyperinsulinemia or pituitary pars intermedia dysfunction, PPID) among horses that presented for laminitis at a first-opinion/referral equine hospital was shown to be 89%. In Study II, secondary epidermal lamellar elongation, narrowing and alteration in orientation were shown to be largely attributable to cell stretching in ponies with insulin-induced experimental laminitis (rather than proliferation as had been hypothesised), that occurred at the same time as an accelerated cell death-proliferation cycle. In Study III, the histomorphometry and pathological lesions of endocrinopathic laminitis were shown to be largely localized abaxially within the lamellar tissue including increased lamellar length and width, chronic abnormal keratinization, interlamellar epidermal bridging and apoptotic cell death with more acute lamellar tearing in some cases. Additionally, in all the laminitis cases, there were macroscopic pathological changes (divergent rings on the outer hoof wall and/or rotation of distal phalanx). However, both lamellar and macroscopic pathology varied in severity and were unrelated to the reported duration of laminitis. In Study IV, PPID animals with and without laminitis were compared. All the laminitic PPID animals also had hyperinsulinemia whereas all of the non-laminitic PPID animals were normoinsulinemic. In addition, all the PPID animals with laminitis had histological lesions in the lamellar region, but the lamellae of PPID animals without laminitis were normal when compared to the control group. In conclusion, endocrinopathic laminitis is by far the most common type of naturally occurring laminitis in horses and hyperinsulinemia is likely to be the primary cause in those horses, including those with PPID. In the acute phase, the pathophysiology behind the key lesion, SEL elongation, is proposed to be cellular (mechanical) compromise resulting in epidermal cellular stretching. In the chronic phase, the lamellar lesions are variable in severity in many cases allowing for a prolonged subclinical phase, and they are located predominantly abaxially close to the hoof wall.Kaviokuume eli kavion lamellikerroksen sairaus on yksi hevosen kivuliaimmista sairauksista, joka saattaa johtaa voimakkaaseen tai pitkittyneeseen kipuun ja jopa hevosen eutanasiaan. Kaviokuume voidaan jakaa syntymekanisminsa perusteella hormoniperäiseen ja tulehdukselliseen muotoon sekä tukeutumiskaviokuumeeseen, joka on kuitenkin hyvin harvinainen. Hormoniperäisen kaviokuumeen aiheuttajia voivat olla joko ylipainoisilla hevosilla esiintyvä metabolinen syndrooma (EMS, equine metabolic syndrome) tai vanhoilla hevosilla esiintyvä aivolisäkkeen toimintahäiriö (PPID, pituitary pars intermedia dysfunction). Tulehduksellinen kaviokuume voi puolestaan aiheutua esimerkiksi suolistotulehduksen tai muun vakavan tulehduksen seurauksena, kun taas tukeutumiskaviokuume on yleensä seurausta epätasaisesta painon jakautumisesta esimerkiksi vastakkaisen raajan murtuman vuoksi. Aiemmin tulehduksellista muotoa on pidetty yleisimpänä, minkä vuoksi kaviokuumetutkimukset ovat keskittyneet tämän muodon tutkimiseen. Tutkimukset on tehty pääosin kokeellisilla malleilla, mutta luonnostaan esiintyvää kaviokuumetta on tutkittu hyvin vähän. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli tutkia hormoniperäistä kaviokuumetta. Ensimmäisenä tavoitteena oli selvittää, kuinka yleisiä hormonaaliset syyt, EMS ja/tai PPID, ovat luonnostaan esiintyvän kaviokuumeen aiheuttajina. Yliopistolliseen eläinsairaalaan kaviokuumeen vuoksi vuosina 2007 ja 2008 tuoduista hevosista 89 % sairasti hormonaalista muotoa. Näistä kahdella kolmasosalla oli metabolinen syndrooma ja yhdellä kolmasosalla PPID. Toisena tavoitteena oli kuvailla hormoniperäisen kaviokuumeen aiheuttamia muutoksia kavioissa, etenkin niiden lamellikerroksessa. Sekä lamellikerroksen muutokset että kavion ulospäin näkyvät muutokset (rengasmuodostus kavion seinämässä ja/tai kavioluun kiertyminen) vaihtelivat vakavuudeltaan eikä niillä ollut yhteyttä kaviokuumeen kestoon. Osassa kavioita renkaat olivat todennäköisesti muodostuneet ennen oireiden alkamista, mikä viittaa oireettomiin kaviokuume-episodeihin ennen varsinaista sairautta. Väitöskirjan viimeisenä tavoitteena oli verrata kaviokuumetta sairastavien ja kavioistaan terveiden PPID-hevosten veren hormonipitoisuuksia sekä muutoksia kavioissa. Kaikilla kaviokuumetta sairastavilla PPID-hevosilla oli kohonnut veren insuliinipitoisuus, kun taas kavioistaan terveillä PPID-hevosilla ja kontrollihevosilla insuliinipitoisuus oli normaali. Lisäksi vain kaviokuumetta sairastavien PPID-hevosten kavioissa todettiin patologisia muutoksia, kun taas kavioistaan terveiden PPID-hevosten kaviot eivät poikenneet kontrollihevosten kavioista. Tämän perusteella ehdotamme, että myös PPID-hevosilla (kuten EMS-hevosilla) kaviokuumeen aiheuttaa veren kohonnut insuliinipitoisuus. Yhteenvetona tämän väitöskirjatutkimuksen pohjalta voidaan todeta, että hevosen luonnostaan esiintyvän kaviokuumeen taustalla ovat yleisimmin hormoniperäiset syyt, etenkin kohonnut veren insuliinipitoisuus. Koska kaviokuumeeseen ei ole olemassa tehokasta täsmähoitoa, tulee eläinlääkäreiden ja hevosten omistajien pyrkiä ehkäisemään kaviokuumeen synty. Etenkin lihavien hevosten sekä hevosten, joiden kavioissa on rengasmuodostusta, insuliinipitoisuutta tulee tarkkailla säännöllisesti. Mikäli herkkyys kaviokuumeelle havaitaan riittävän aikaisin, kliininen kaviokuume saatetaan pystyä ennaltaehkäisemään