Retrospektive Betrachtung des Fugenschlusses der Synchondrosen der Schädelbasis bei Hunden verschiedener Rassen unter besonderer Berücksichtigung des Cavalier King Charles Spaniels

Abstract

Die Schädelbasis ist als Fundament des gesamten Schädels von großer Bedeutung, sowohl für die gesamte kraniofaziale Entwicklung als auch für die Entwicklung des zentralen Nervensystems. Das Wachstum der Basis cranii findet in den Wachstumsfugen, den sogenannten Synchondrosen, statt und endet mit der Ossifikation der Synchondrosen, welche fortan als Synostosen erhalten bleiben. Beim Menschen ist der Zeitpunkt des Fugenschlusses bekannt und in zahlreichen Studien untersucht worden. Die Regulation des Wachstums der Synchondrosen und deren Verknöcherung werden durch zahlreiche Wachstums- und Transkriptionsfaktoren kontrolliert. Abweichungen in diesem komplexen Regulationssystem, beispielsweise durch Mutationen, führen zu pathologischen Erscheinungsbildern, wie sie bei kraniofazialen Malformationen beobachtet werden. Der Fugenschluss beim Haushund ist in der veterinärmedizinischen Literatur bis dato kaum untersucht worden. Es existieren nur wenige Angaben, die keine Differenzierung zwischen den verschiedenen Hunderassen vornehmen. Im Hinblick auf die mannigfaltigen Schädelformen, die der Hund im Laufe der Domestikation durch den Menschen entwickelt hat, ist dies verwunderlich. Einen extremen Schädeltypus zeigen brachyzephale Hunde, bei denen eine Verkürzung der Schädellängsachse mit kompensatorischer Verbreiterung auftritt. Beim Cavalier King Charles Spaniel (CKCS) ist diese verminderte, longitudinale Ausdehnung besonders stark ausgeprägt. Der CKCS weist außerdem eine Rasseprädispostion für den Erkrankungskomplex der Chiari-ähnlichen Malformation (CM) auf. Angesichts der geschilderten Sachlage erschien die Untersuchung des Ossifikationszeitpunktes der Synchondrosis sphenooccipitalis, welche maßgeblich am Längenwachstum des Schädels beteiligt ist, beim Hund unerlässlich. Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, den Ossifikationszeitpunkt der Synchondrosis sphenooccipitalis beim Hund zu bestimmen. Aufgrund der verschiedenen Schädeltypen wurde eine Einteilung der Studienteilnehmer in drei Gruppen vorgenommen. Gruppe 1 bestand aus Hunden mesozephaler Rassen, deren Schädeltypus der Urfom Wolf am nächsten kommt. Die zweite Gruppe bildeten Hunde brachyzephaler Rassen. In Anbetracht der extremen Brachyzephalie des CKCS und der Häufung der CM bei dieser Rasse, war eine gesonderte Gruppierung dieser Hunde indiziert. In die Studie gingen insgesamt 67 mesozephale und 24 brachyzephale Hunde, sowie 58 Tiere der Rasse CKCS ein. Die Tiere durften nicht älter als 18 Monate sein. Von allen Studienteilnehmern existierte ein midsagittales T2-gewichtetes, magnetresonanztomographisches Schnittbild. Bei jedem Studienteilnehmer wurde die Synchondrosis sphenooccipitalis auf dem midsagittalen Schnittbild identifiziert und der Zustand der Fuge als offen oder geschlossen beurteilt. Offene Fugen stellten sich als hypointense, unregelmäßig begrenzte Linie dar, welche die Kontinuität der Schädelbasis mittig bis ventral der Pons durchbrach. Geschlossene Fugen zeigten einen Verlust des hypointensen Signals bei gleichzeitiger Annäherung des fleckig-hyperintensen Signals der angrenzenden Markhöhlen. Der Vergleich zwischen dem magnetresonanztomographischen Erscheinungsbild der Synchondrosis sphenooccipitalis und des realen Zustandes der Fuge mithilfe der Histologie erfolgte lediglich bei einem Studienteilnehmer und fiel positiv aus. Dieses Ergebnis bedarf jedoch der weiteren Verifizierung durch eine größere Zahl an Untersuchungen. Die Ergebnisse der statistischen Auswertung zeigten deutliche Unterschiede im Ossifikationszeitpunkt der Synchondrosis sphenooccipitalis zwischen den drei Studiengruppen. Beim CKCS trat der Fugenschluss im Mittel mit dem fünften Lebensmonat, und somit am frühesten, ein. Es folgte Gruppe 2, die von den brachyzephalen Studienteilnehmern gebildet wurde. Hier fand der Fugenschluss durchschnittlich mit 9,5 Monaten statt. Zuletzt ossifizierte die Synchondrosis sphenooccipitalis bei Vertretern mesozephaler Rassen, etwa mit 13,5 Monaten. Die zeitlichen Abstände zwischen den drei Gruppen zeigen sich im paarweisen Gruppenvergleich signifikant bis hochsignifikant (pCKCS/BC = 0,014; pBC/MC = 0,016; pCKCS/MC < 0,0001). Allerdings erschien der Beobachtungszeitraum bis zum 18. Lebensmonat als nicht ausreichend, da bei einigen Studienteilnehmern die Synchondrosis sphenooccipitalis noch nicht geschlossen war. Somit konnte keine abschließende Aussage über den Ossifikationszeitpunkt getroffen werden. Jedoch bestätigten die Ergebnisse die Vermutung, dass die verfrühte Ossifikation der Synchondrosis sphenooccipitalis die Ursache der reduzierten Schädellänge bei brachyzephalen Rassen ist. Dennoch ist eine weitere Erforschung der Mechanismen, die der Brachyzephalie des Haushundes zugrunde liegen, zwingend erforderlich. Der brachyzephale Schädeltypus repräsentiert lediglich den Phänotyp einer Reihe von verschiedenen, multifaktoriellen Grundursachen. Angesichts der Leiden und Schäden, die bei brachyzephalen Rassen auftreten, ist dies von besonderer Bedeutung. Im Hinblick auf die Pathogenese der CM stützen die vorliegenden Ergebnisse die Sonderstellung, die der CKCS unter den brachyzephalen Rassen einnimmt. Auch werden Ergebnisse anderer Studien, die Veränderungen des Os basioccipitale bei CKCS mit CM postulieren, erklärt. Ferner werden aktuellere Thesen zur Entstehung der Syringomyelie durch Störungen des venösen Abflusses im Bereich der Foramina jugularia untermauert. Weitere Studien, auch im Bereich der Suturen der Calvaria sind nötig, um zur Klärung des multifaktoriellen Geschehens beizutragen, das für die Entstehung der CM beim CKCS verantwortlich ist. The cranial base has a significant role for the development of the entire craniofacial as well as for the central nervous system. Growth of the skull base occurs in the growth plates, the so-called synchondroses, and ends with the ossification of the synchondroses, which remain as synostoses. The closure time of the growth plate is well determined in humans and has been investigated in several studies. Regulation of the growth of the synchondroses and its ossification is controlled via many growth- and transcription factors. Aberrances of this complex regulatory system can lead to pathologic conditions as seen in craniofacial malformations. In comparison the closure of the growth plate in the dog has not yet been thoroughly investigated. There are only few studies that do not take any differences between the various dog breeds into account. This is remarkable with regard to the multiple skull types which the dog developed in the course of human domestication. An extreme type of skull is shown by dogs with a brachycephaly in which a shortening of the longitudinal axis with compensatory broadening occurs. The Cavalier King Charles Spaniel (CKCS) shows a very pronounced form of this reduced longitudinal expansion. Furthermore, the CKCS shows a predisposition for the disease complex of Chiari-like malformation (CM). In light of the lacking data the examination of the exact ossification time in the sphenooccipital synchondrosis in the dog seemed essential. The sphenooccipital synchondrosis is the main contributor to the longitudinal growth of the skull. The objective of the present study was to determine the closure time in which ossification for the dogs sphenooccipital synchondrosis occurs. In regards to the different skull types the decision was made to divide the participants into three groups. Group 1 consisted of mesocephalic dogs which have a skull type close to the prototype of the wolf. The second group was composed of brachycephalic breeds. Considering the extreme brachycephaly of the CKCS and the cumulation of CM in this breed, a separate grouping of these dogs seemed necessary. The study population consisted of 67 mesocephalic and 24 brachycephalic dogs as well as of 58 animals belonging to the CKCS breed. The maximum age was 18 months. A midsagittal T2-weighted magnetic resonance (MR) image was available for all dogs. For each dog the sphenooccipital synchondrosis could be identified on the midsagittal image. The condition of the growth plate, whether it was open or closed, was assessed. Open growth plates were characterised as hypointense signal zones with irregular boundaries. They run perpendicularly through the cranial base ventral of the rostral pons border or in the middle of the pons. Closed growth plates showed a loss of the hypointense signal with a concurrent approximation of the irregular hyperintense signal of the adjacent medullary cavity. The comparison between the appearance of the sphenooccipital synchondrosis in the MRI and of the actual condition of the growth plate using histologic examination was performed in only one dog. This result has yet to be verified by a larger group of dogs in following studies. The statistical analysis results clearly showed a difference of the ossification time at the sphenooccipital synchondrosis between the three groups. In the CKCS the growth plate closure occurred about the 5th month of life. The second group which was composed of the brachycephalic participants of the study followed next. Finally the synchondrosis sphenooccipitalis ossificated in representatives of mesocephalic breeds around the 13.5th month. The temporal interval between the three groups showed to be significant to highly significant in the pair-wise group comparison (pCKCS/BC = 0.014; pBC/MC = 0.016; pCKCS/MC < 0.0001). However the observation period until the 18th month of life seemed to short. For some participants the sphenooccipital synchondrosis was not closed yet. Therefore it was not possible to make a terminal conclusion on the time of ossification with an observation time of 18 months. However the results confirm the assumption that the premature ossification of the sphenooccipital synchondrosis is the cause of the reduced skull length for brachycephalic breeds. Nevertheless, a further exploration of the mechanisms which are responsible for the brachycephaly of domestic dogs is necessary. This skull type only represents a phenotype since there are many diverse primary reasons for brachycephaly. It is of particular importance in the light of the sufferings and harms that brachycephalic breeds have to endure. With regard to the pathogenesis of the CM the present results support the exceptional position which the CKCS possesses among the brachycephalic breeds. Results of other studies which showed alterations in the basioccipital bone of CKCS suffering from CM are explained. Furthermore current concepts dealing with the development of syringomyelia through disturbances in the venous drainage in the region of the jugular foramen are confirmed. Continuing studies on the sutures of the calvaria are still required to clarify the numerous parameters which contribute to the development of CM in the CKCS.