Bone diseases in horses constitute a major and persistent problem in equine industry. Hypogonadism in other species and in men leads to osteoporosis and osteopenia. On this basis, we hypothesized that castration in two to three year old stallions and stallions older than six years have significant influences on their hormone and bone metabolism. To test this hypothesis, a field study was carried out: A comparison of 2-3 years old and stallions older than six years should be castrated and compared to each peers. (However, a sufficiently large group of older castrates could not be collected during period of the study.) In order to avoid compromising the test horses' well-being, non-invasive methods were applied. Stallions were divided into four groups (field A: two years old castrati, field B: three years old castrati, field C: two year old stallions, field D: stallions older than 6 years). Blood samples were taken from all probands between 7.30 to 10.30 a.m., at T-4D (four days before castration), T0D (day of castration), T+4W to T+20W (five times each in the four-week intervals) and T+36W (36 weeks after). Finally, the levels of osteocalcin (OC), bone alkaline phosphatase (BALP), c-terminal telopeptide of type I collagen (CTX-I), testosterone (T) and estradiol (E2) could be measured in 263 blood samples: OC was examined with a horse-specific RIA. To determine the BALP, the samples were analyzed using a commercially available ELISA kit. CTX-I was determined using a commercially available, automated elektrochemiluminiscent sandwich assay (ECLIA) in the Elecsys 2010 analyzer. Determination of E2 was carried out by “Biocontrol” laboratory. This test based on modified ultra-sensitive-estradiol-RIA kit from Diagnostic Systems Laboratories. T levels were determinated via ECLIA (Elecsys testosterone immunoassay) with the Elecsys 2010 analyzer.
The following results were obtained: 1. After castration of the stallions levels of T dropped below detection limit. Levels of E2 decreased slight above detection limit. In contrast, rising concentrations were recorded for the adolescent stallions (field C). 2. BALP increased after castration compared to the peer group (field C) from time T+4W to T+36W. At T+36W the difference was statistically significant (P ≤ 0.05). The OC showed until T+12W steady concentrations, and then rose in comparison to the peer group (field C) up to T+36W. At T+36W the difference could be safeguarded statistically significant (p ≤ 0.05). The concentration of CTX-I rose from T+12W to T+16W at levels above field C. Then the values of field C dropped below the value of field A. At T+8W and T+12W, differences of CTX-I concentrations between field A and C was statistical significant (p ≤ 0.05). 3. All selected bone markers exhibited lower activity respectively lower concentrations in non-castrated horses with increasing age. OC and age correlated with rP = 0.437 (p ≤ 0.001) in field D. 4. All measured concentrations and activities of the bone markers and steroid hormones correspond to scientific context. It was shown that within 36 weeks after the castration of the stallions bone metabolism changes towards bone loss and increased turnover in comparing to the stallion group.
Erkrankungen der Knochen des Pferdes stellen weiterhin einen großen Problembereich in der heutigen Pferdeindustrie dar. Hypogonadismus bei anderen Spezies und beim Mann führt zur Osteopenie und Osteoporose. Auf dieser Basis wurde die These entwickelt, dass die Kastration zwei- und dreijähriger Hengste und adulter Hengste einen maßgeblichen Einfluss auf ihren Hormon- und Knochenstoffwechsel ausübt. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurde eine Feldstudie durchgeführt: Dabei sollte eine Gegenüberstellung von zwei- bis dreijährigen Kastraten und älteren Kastraten mit jeweils gleichaltrigen Hengsten erfolgen. (Eine ausreichend große Gruppe älterer Kastraten konnte während des Zeitraumes der Studie nicht zusammengestellt werden.) Eine Altersabhängigkeit der verwendeten Untersuchungsparameter wurde ebenfalls untersucht. Um die Probanden nachhaltig zu schonen, wurde diese These mit wenig-invasiven Techniken untersucht. Durch die Bestimmung von Knochenmarkern aus dem Blutserum konnten Raten eines zunehmenden Auf- oder Abbaus von Knochensubstanz dargestellt und die Balance des Knochenstoffwechsels angeben werden, in Abhängigkeiten zu den Geschlechtshormonen Östradiol (E2) und Testosteron (T). Die Hengste wurden in Gruppen eingeteilt (Feld A: zweijährige Kastraten, Feld B: dreijährige Kastraten, Feld C: zweijährige Hengste, Feld D: Hengste älter als 6 Jahre). Zu den Zeitpunkten T-4D (vier Tage vor der Kastration), T0D (am Tag der Kastration), T+4W bis T+20W (fünfmal jeweils im vierwöchigen Rhythmus) und T+36W (nach 36 Wochen) wurden allen Probanden morgens zwischen 7.30 und 10.30 Uhr Blutproben entnommen. Es konnten 263 Blutproben auf ihren Gehalt an Osteokalzin (OC), knochenspezifische alkalische Phosphatase (BALP), carboxy-terminales Telopeptide des Typ I Kollagens (CTX-I), T und E2 untersucht werden: OC wurde mit einem pferdespezifischen RIA untersucht. Zur Ermittlung der BALP wurden die Proben mit dem kommerziell erhältlichen ELISA-Kit bestimmt. Die CTX-I Bestimmung erfolgte mit einem kommerziell erhältlichen, automatisierten ECLIA im Elecsys 2010 Analyzer. Die Bestimmung der E2-Werte erfolgte mit dem Ultra-Sensitive-Estradiol-RIA-Kit von Diagnostic Systems Laboratories mit vorgeschaltetem Extraktionsschritt. Die T-Werte wurden durch ECLIA-Sandwich-Assay, (Elecsys-Testosteron Immunoassay) mit dem Elecsys 2010 Analyser gemessen. Folgende Ergebnisse wurden erarbeitet: 1. Nach der Kastration sank der Spiegel der Steroidhormone, für T bei den Kastraten unterhalb der Nachweisgrenze, für E2 in den Bereich der unteren Nachweisgrenze des Tests. Die heranwachsenden Hengste aus Feld C konnten steigende Konzentrationen verzeichnen. 2. Für die Knochenstoffwechselmarker konnte nach der Kastration eine Steigerung der BALP gegenüber der Vergleichsgruppe ab Zeitpunkt T+4W verzeichnet werden, die zum Zeitpunkt T+36W als statistisch signifikant abzusichern war (p ≤ 0.05). Der Aufbaumarker Osteokalzin zeigte bis zum Zeitpunkt T+12W eine gleichbleibende Konzentration, stieg dann gegenüber der Vergleichsgruppe in Feld C bis einschließlich dem letzten Messpunkt an. Diese Differenz konnte zum Zeitpunkt T+36W als statistisch signifikant abgesichert werden (p ≤ 0.05). Die Konzentration des Knochenabbaumarkers CTX-I stieg ab Zeitpunkt T+4W bis zum Zeitpunkt T+16W auf ein Niveau über dem des Feldes C an. Anschließend übertreffen die Werte von Feld C den weiteren Kurvenverlauf von Feld A. Zu den Zeitpunkten T+8W und T+12W konnte der Unterschied der CTX-I-Konzentration zwischen Feld A und Feld C als signifikant dargestellt werden (p ≤ 0.05). 3. Alle untersuchten Knochenmarker zeigten bei den unkastrierten Tieren mit zunehmendem Alter eine geringere Aktivität respektive eine niedrigere Konzentration. Für OC konnte dies bei den Hengsten aus Feld D gezeigt und mit einer Korrelation zum Alter von rP = 0.437 (p ≤ 0.001) statistisch abgesichert werden. 4. Die gemessenen Konzentrationen und Aktivitäten der Knochenmarker und Steroidhormone entsprechen dem wissenschaftlichen Kontext. Somit wurde bewiesen, dass innerhalb von 36 Wochen nach der Kastration der Hengste eine messbare Veränderung des Knochenstoffwechsels in Richtung Abbau und verstärktem Umsatz im Vergleich zur Hengstgruppe stattfindet.
