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Abstract

Dogs are well adapted to cold climates and they can stand, walk and run on snow and ice for long periods of time. In contrast to the body trunk, which has, dense fur, the paws are more exposed to the cold due to the lack of fur insulation. The extremities have a high surface area-to-volume ratio, so they lose heat very easily. We offer anatomical evidence for a heat-conserving structure associated with dog footpad vasculature. Methylmethacrylate vascular corrosion casts for scanning electron microscopy, Indian ink-injected whole-mount and histological specimens were each prepared, in a series of 16 limbs from four adult dogs. Vascular casts and Indian ink studies showed that abundant venules were arranged around the arteries supplying the pad surface and formed a vein–artery–vein triad, with the peri-arterial venous network intimately related to the arteries. In addition, numerous arteriovenous anastomoses and well-developed venous plexuses were found throughout the dermal vasculature. The triad forms a counter-current heat exchanger. When the footpad is exposed to a cold environment, the counter-current heat exchanger serves to prevent heat loss by recirculating heat back to the body core. Furthermore, the arteriovenous anastomoses shift blood flow, draining blood to the skin surface, and the venous plexuses retain warm blood in the pad surface. Hence, the appropriate temperature for the footpad can be maintained in cold environments.

Résumé

Les chiens sont bien adaptés aux climats froids et ils peuvent rester, marcher et courir sur la glace pendant de longues périodes. Contrairement au tronc, muni d’une fourrure dense et épaisse, les pieds sont plus exposés au froid à cause de l’absence de fourrure isolante. Les extrémités ont un rapport surface/volume élevé et perdent ainsi de la chaleur très facilement. Nous offrons une preuve anatomique des structures de conservation de la chaleur liée à la vascularisation des coussinets plantaires. Des préparations vasculaires au méthylméthacrylate pour microscopie électronique, des injections à l’encre Indian et des préparations histologiques ont été réalisées sur une série de 16 membres de 4 chiens adultes. Les moulages vasculaires et les colorations à l’encre Indian, ont montré que de nombreuses veinules étaient organisées autour des artères irrigant la surface du coussinet et formaient une triade veine-artère-veine, le réseau veineux peri-artériel étant intimement relié aux artères. En outre, de nombreuses anastomoses artério-veineuses (AVAs) et des plexus veineux bien développés ont été trouvés tout au long de la vascularisation dermique. La triade forme un échangeur de chaleur à contre-courant. Lorsque le coussinet plantaire est exposéà un environnement froid, l’échangeur à contre-courant permet de prévenir la perte de chaleur par un retour du courant circulatoire chaud vers le centre du corps. De plus, les AVAs réorientent le flux sanguin, drainent le sang à la surface cutanée et les plexus veineux retiennent le sang tiède à la surface du coussinet. Ainsi, une température appropriée pour le coussinet plantaire peut être maintenue dans les environnements froids.

Resumen

Los perros están bien adaptados a climas fríos y pueden soportar, caminar y correr en nieve o hielo por largos periodos de tiempo. En contraste con el tronco, que tiene pelo grueso y denso, las patas están más expuestas al frio debido a la falta de aislamiento por el pelo. Las extremidades tienen un cociente elevado entre superficie/volumen, así que pierden calor fácilmente. Ofrecemos datos anatómicos que evidencian una estructura conservadora del calor asociada con la vasculatura de las almohadillas plantares. Se prepararon moldes de metacrilato vasculares por corrosión para microscopia electrónica de escaneo, montajes inyectados con tinta china y especímenes histológicos en una serie de 16 extremidades de cuatro perros adultos. Los moldes vasculares y los estudios de tinta china mostraron que había numerosas vénulas organizadas alrededor de las arterias que irrigan la superficie de la almohadilla y forman una triada vena-arteria-vena con la red venosa periarterial íntimamente asociada con las arterias. Además se encontraron numerosas anastomosis arteriovenosas (AVAs) y plexos venosos bien desarrollados en la vasculatura dérmica. Las triadas forma un intercambiador de calor a contracorriente. Cuando la almohadilla es expuesta a temperaturas frías, el intercambiador de calor sirve para prevenir la perdida de temperatura mediante recirculación del calor de vuelta al cuerpo. Además, las AVAs cambian el flujo sanguíneo, llevando sangre a la superficie de la piel y los plexos venosos retienen sangre caliente en la superficie. De esta forma la temperatura apropiada para la almohadilla puede mantenerse en ambientes fríos.

Zusammenfassung

Hunde sind an ein kaltes Klima gut angepasst und können für einen langen Zeitraum auf Schnee und Eis stehen, gehen und laufen. Im Gegensatz zum Rumpf des Körpers, der dichtes dickes Fell aufweist, sind die Pfoten aufgrund fehlender Isolierung durch Körperfell mehr der Kälte ausgesetzt. Die Extremitäten haben eine große Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, wodurch sie rasch Wärme abgeben. Wir präsentieren hier die Evidenz für eine Wärme konservierende Struktur, die mit der Vaskulatur der Hundepfoten in Zusammenhang steht. Es wurden Korrosionsabgüsse der Blutgefässe aus Methylmethacrylat für eine Untersuchung mittels Rasterelektronenmikroskop und mit Tusche injizierte Ganzkörper- und histologische Präparate von den 16 Beinen von vier adulten Hunden präpariert. Die Abgüsse der Blutgefässe und die Studien mit Tusche zeigten, dass Venolen, die die Oberfläche der Pfote versorgten, reichlich rund um die Arterien arrangiert waren, und eine Triade aus Vene-Arterie-Vene mit einem peri-arteriellen venösen Netzwerk, welches eng mit den zugehörigen Arterien verknüpft war, formten. Zusätzlich wurden zahlreiche arteriovenöse Anastomosen (AVAs) und gut entwickelte venöse Plexi entlang der dermalen Vaskulatur gefunden. Die Triade bildet einen Hitzeaustausch im Gegenstrom. Wenn die Fußsohle einer kalten Umgebung ausgesetzt ist, verhindert der Hitzeaustausch im Gegenstrom einen Wärmeverlust, indem er die Wärme zurück zum Körperstamm zirkulieren lässt. Weiters bewegen die AVAs den Blutstrom, bringen Blut an die Hautoberfläche und die venösen Plexi halten das warme Blut in der Oberfläche der Fußsohle. Daher kann eine angemessene Temperatur für die Fußsohle auch in kalter Umgebung gehalten werden.

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