Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

Hinweis zum Urheberrecht

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-5490
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2001/549/


In-vitro-Untersuchungen zur Adhäsivität, Invasivität und intrazellulären Persistenz von Salmonella-enterica-Impfstämmen

Castringius, Antje


Originalveröffentlichung: (2001) Aachen: <a href=http://www.shaker.de/>Shaker-Verlag</a> 2001 (Berichte aus der Veterinärmedizin)
pdf-Format: Dokument 1.pdf (719 KB)

Bookmark bei Connotea Bookmark bei del.icio.us
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Hygiene und Infektionskrankheiten der Tiere
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
ISBN / ISSN: 3-8265-9641-2
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 05.12.2000
Erstellungsjahr: 2001
Publikationsdatum: 12.12.2001
Kurzfassung auf Deutsch: Die aktive Immunisierung hat bei der Bekämpfung von Salmonellen in Nutztierbeständen international zunehmende Bedeutung. Moderne
Impfstrategien gegen Salmonellen basieren fast ausnahmslos auf der Anwendung von Lebendimpfstoffen aus vermehrungsfähigen
Bakterien von bestimmten, stabil attenuierten Salmonella-Stämmen. Während die Wirksamkeit und Unschädlichkeit der
Salmonella-Impfstämme meist recht gut dokumentiert sind, gibt es über die der Attenuierung zugrunde liegenden Mechanismen bislang
nur Spekulationen.


Um Ursachen für ihre Attenuierung aufzuklären, wurden drei attenuierte Salmonella enterica-Stämme, die die Grundlage von
kommerziellen Salmonella-Lebendimpfstoffen bilden (S.Typhimurium 'ZOOSALORAL H', S.Dublin 'BOVISALORAL' und S.Gallinarum
9R 'NOBILIS'), im Zellkulturmodell auf ihre Adhäsivität, Invasivität und intrazelluläre Überlebensfähigkeit untersucht. Zum Vergleich wurden
die virulenten Wildtypstämme S.Typhimurium 'MOSKAU' (Mutterstamm von 'ZOOSALORAL H'), S.Dublin 442/012 (Mutterstamm von
'BOVISALORAL') und S.Gallinarum 1910/93 herangezogen. Als Zielzellen wurden Zellen von Mensch (HEp-2), Huhn (HEF) und Rind (FKL)
eingesetzt. Die bakteriellen Anheftungsmuster wurden mikroskopisch untersucht und zur Quantifizierung von Adhäsivität, Invasivität und
intrazellulärer Überlebensfähigkeit der Salmonellen wurden Invasionstests (Inkubationsdauer 3 h bis 7 Tage) durchgeführt, in denen die
Anzahl der zellassoziierten und intrazellulären Bakterien bestimmt wurde.


Alle untersuchten Impf- und Wildtyp-Stämme hefteten sich mit einem diffusen Adhäsionsmuster an alle verwendeten Zielzellarten, drangen
in die Zellen ein und blieben intrazellulär für mindestens 2 Tage vermehrungsfähig.
Der Impfstamm S.Tm 'ZOOSALORAL H' war gegenüber seinem Mutterstamm in allen drei Zellarten deutlich vermindert überlebensfähig.
Der Impfstamm S.Dublin 'BOVISALORAL' zeigte sich gegenüber seinem Mutterstamm auf HEF- und FKL-Zellen vermindert adhäsiv.
Zudem war seine Invasivität in die Rinderzelle (FKL) reduziert. Aus der verminderten Adhäsivität und Invasivität ergab sich, daß die Anzahl
der intrazellulären Keime des Impfstammes 24 h nach der Inokulation nur ca. 30 % (FKL) bzw. ca. 20 % (HEF) der Keimzahl des
korrespondierenden Wildtypstammes entsprach.
Der S.Gallinarum-Impfstamm 9R 'NOBILIS' adhärierte unabhängig von der Zielzellart zahlenmäßig sehr viel stärker als der zum Vergleich
herangezogene S.Gallinarum-Wildtypstamm. Die erhöhte Adhäsivität machte sich auch in höheren Zahlen intrazellulärer Keime
bemerkbar.Ein statistisch faßbarer Zusammenhang zwischen dem Verhalten der untersuchten Salmonella-Stämme in der Zellkultur und
der tierartlichen Herkunft der verwendeten Zielzellarten bzw. den bekanntermaßen unterschiedlichen Wirtsspektren der untersuchten
Serovare war nicht nachweisbar.


Diese Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß die Attenuierung des Impfstammes S.Tm 'ZOOSALORAL H' zumindest teilweise die Folge
einer Beeinträchtigung von Eigenschaften ist, die für das Überleben der Salmonellen in den Phagosomen von nicht-professionell
phagozytischen Zellen des Wirtes erforderlich sind. Dagegen deuten die Meßergebnisse für den Impfstamm S.Dublin 'BOVISALORAL'
darauf hin, daß der Virulenzverlust hier primär auf einem Defekt im Anheftungsprozeß beruht. Für den attenuierenden Mechanismus bei
dem Impfstamm S.Gallinarum 9R 'NOBILIS' ergaben sich in dem verwendeten Zellkulturmodell keine Anhaltspunkte. Ferner läßt sich aus
den Ergebnissen ableiten, daß die Adaptation von S.Dublin an die Tierart Rind und von S.Gallinarum an Hühnervögel weder durch
tierartlich spezifische Vorgänge bei der Adhäsion und Invasion noch durch spezifische Abläufe während der intrazellulären Lebensphase in
epithelialen Wirtszellen bedingt ist.
Kurzfassung auf Englisch: Vaccination against Salmonellosis is mostly based on Salmonella live vaccine strains. In most cases it is well documentated, that the
vaccines are effective and harmless, but the underlying mechanisms of attenuation resist often speculative. In order to investigate the
causes of attenuation, three Salmonella live vaccine strains for use in animals (S.Typhimurium 'ZOOSALORAL H', S.Dublin
'BOVISALORAL' and S.Gallinarum 9R 'NOBILIS') were examined for their adhesive, invasive and intracellular capabilities in a cell culture
modell. Virulent wild type strains S.Typhimurium 'MOSKAU' (parent strain of 'ZOOSALORAL H'), S.Dublin 442/012 (parent strain of
'BOVISALORAL') and S.Gallinarum 1910/93 were used for pairwise comparison. Host cells were chick embryonal fibroblasts (HEF), fetal
calf lung cells (FKL), and cells from a human laryngeal carcinoma cell line (HEp-2). Bacterial adhesion patterns were assessed by light
microscopy. An invasion assay (coincubation of bacteria and host cells for 3 h to 7 days) was used for the quantification of adhesion,
invasion and intracellular survival.


All vaccine and wild type strains adhered to host cell monolayers with a diffuse adherence pattern, invaded into host cells, and could be
recovered from the intracellular environment for at least 2 days after inoculation. However, beside this very similar behaviour on the
qualitative level there were significant quantitative differences depending on the strain, the host cell and the parameter tested:
The vaccine strain 'ZOOSALORAL H' was less able to survive in host cells than its parent strain. The number of intracellular bacteria of
'ZOOSALORAL H' declined to 3 - 18 % within the first 24 h post inoculation. During the same period the numbers of intracellular wild type
bacteria increased to 218 - 612 %.

The vaccine strain 'BOVISALORAL' significantly less effectively adhered to HEF and FKL cells and less effectively invaded into FKL cells
than its parent strain. After 24 h of coincubation numbers of intracellular bacteria of 'BOVISALORAL' reached only 30 % (FKL) or 20 %
(HEF) of those yielded by S.Dublin 442/012.

The S.Gallinarum vaccine strain 9R 'NOBILIS' adhered significantly less effectively to all host cells than the wild type strain of S.Gallinarum
that was used for comparison. No significant correlation was detected between the recognized host species adaption of a Salmonella
serotype and the behaviour of the Salmonella vaccine and wild type strains in the various cell culture systems.


The results suggest, that the attenuation of these Salmonella vaccine strains is rather caused by downregulation of adhesion, invasion, and
intracellular survival capabilities than due to a complete loss of these properties. Thus, the reduced virulence of 'ZOOSALORAL H' may be
determined by a reduced intracellular survival in the phagosomes of non-professional host phagocytes. Similarily, an adhesion defect may
contribute to the avirulent phenotype of S.Dublin strain 'BOVISALORAL'. Results also suggest that the attenuated phenotype of
S.Gallinarum strain 9R 'NOBILIS' may not be determined by impaired adhesion, invasion or intracellular survival. Furthermore, the host
species adaption of certain Salmonella serovars seems not to be caused by a host species specific interaction between the bacterial cells
and the non-professional phagoycytes.