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Shigatoxin-spezifische Immunglobuline und Ausscheidung von Shigatoxin-bildenden Escherichia Coli bei Kälbern

Fröhlich, Julia


Originalveröffentlichung: (2009) Giessen : VVB Laufersweiler 2009
pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.800 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Hygiene und Infektionskrankheiten der Tiere
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5387-1
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.01.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 08.04.2009
Kurzfassung auf Deutsch: Die Persistenz boviner Infektionen mit Stx-bildenden E. coli (STEC) wird wahrscheinlich
durch die Bildung der Shigatoxine (Stx) begünstigt. Stx wirkt in vitro modulatorisch und
supprimierend auf Zellen des mukosalen Immunsystems des Rindes und verzögert bei
immunologisch naiven Kälbern die Ausbildung einer spezifischen zellulären Immunität nach
STEC-Erstinfektion. Da bei Kühen im Serum und Kolostrum Stx-spezifische Antikörper
nachweisbar sind, war es das Ziel der vorgelegten Arbeit, den Transfer kolostraler
Stx-spezifischer Antikörper auf neugeborene Kälber sowie den Verlauf der humoralen
Stx-Immunität in den ersten sechs Lebensmonaten der Tiere zu untersuchen. Dabei sollte
insbesondere überprüft werden, ob natürlich infizierte Kälber zum Zeitpunkt der STECErstinfektion
über Stx-spezifische Immunglobuline verfügen. Dazu wurden 33 Kühe sowie
deren 35 neugeborene Kälber der Milchviehherde auf dem Lehr- und Versuchsgut der Justus-
Liebig-Universität Gießen regelmäßig beprobt.

Die STEC-Ausscheidung wurde durch die Detektion von Stx-Genen (stx) im Kot mittels
Polymerase-Kettenreaktion (PCR) untersucht. Insgesamt konnte stx in 195 von 543 (35,91 %)
Kälberkotproben nachgewiesen werden. Dabei fanden sich Gene ausschließlich für Stx1 in 33
(6,1 %), für Stx2 in 74 (13,6 %), sowie Gene beider Toxintypen in 88 (16,21 %) Proben. Stx
konnte bei allen Kälbern, die wenigstens zehn Wochen lang beprobt wurden, mindestens
einmal und an bis zu 11 aufeinander folgenden Zeitpunkten im Kot nachgewiesen werden.

Von 9 Kälbern mit regelmäßiger STEC-Ausscheidung wurden aus stx-positiven Kotproben
65 STEC-Stämme isoliert und auf das Vorhandensein der Gene für Stx1 (stx1),
Stx2-Subtypen (stx2, stx2c, stx2d, stx2e, stx2f), Intimin (eae) und EHEC-Hämolysin (ehxA)
untersucht. Die Isolate wiesen 9 unterschiedliche Virulenzgen-Profile auf. Nach XbaI-Verdau
der genomischen DNA sowie Pulsfeld-Gelelektrophorese (PFGE) konnten 60 Isolate 10
STEC-Klonen mit individuellem Makrorestriktionsmuster zugeordnet werden. In
Adhäsionsversuchen mit primären bovinen Kolonzellen adhärierten repräsentative Stämme,
zum Teil unter Ausbildung von „attaching und effacing“ (A/E)-Läsionen, an die Zellen und
bildeten dabei Stx.

Der quantitative Nachweis neutralisierender, Stx-spezifischer Antikörper erfolgte mittels
Verozell-Neutralisationstest. Stx1-spezifische Antikörper konnten in den Seren und Kolostren
der untersuchten Muttertiere regelmäßig, aber in unterschiedlicher Höhe, nachgewiesen

werden. Kolostrale Stx1-spezifische Antikörper wurden effizient an neugeborene Kälber
weitergegeben, bei denen die Antikörper im Serum detektiert werden konnten. Die Menge
Stx1-spezifischer Serumantikörper sank bei allen Kälbern bereits innerhalb der ersten drei, in
einem Fall innerhalb der ersten vier Lebenswochen in die Nähe der Nachweisgrenze ab.

Stx1-spezifische Serumantikörper waren zum Ende des dritten Lebensmonats bei mehr als der
Hälfte der untersuchten Kälber (14/23) nicht mehr nachweisbar. Bei 9 Tieren, die zu diesem
Zeitpunkt noch einen Stx1Ak-Titer aufwiesen, war dieser, gemessen am Maximaltiter nach
Kolostrumaufnahme, bis zu 17,0-fach reduziert. Mit Ausnahme von drei Kälbern sank bei
allen untersuchten Tieren der Antikörpertiter innerhalb des Untersuchungszeitraumes an
mindestens zwei aufeinander folgenden Entnahmezeitpunkten unter die Nachweisgrenze ab.

Stx2-spezifische Antikörper waren lediglich bei 3 der untersuchten Muttertiere in Serum und
Kolostrum sowie in Serumproben ihrer Jungtiere unmittelbar nach der Geburt und
ausschließlich in niedrigen Titern nachweisbar.
Trotz der häufigen und zumeist lang anhaltenden Ausscheidung von stx1- und stx2-positiven
STEC konnte eine Stx2-spezifische Serokonversion bei keinem, eine Stx1-spezifische Serokonversion bei nur 5 untersuchten Kälbern innerhalb der ersten sechs Lebensmonate
nachgewiesen werden.

Bei der Untersuchung von Kälber- und Muttertierseren im Immunoblot-Verfahren unter
Verwendung von aufgereinigtem Stx1 konnten Stx1-spezifische Immunglobuline der Klassen
IgG1, IgG2 und IgA nachgewiesen werden. Sie waren hauptsächlich gegen die A-Untereinheit
von Stx1 gerichtet. StxB1-spezifische Immunglobuline fanden sich dagegen nur in der Hälfte
der getesteten Muttertierseren sowie in den postkolostralen Seren ihrer neugeborenen Kälber,
nicht aber in Seren von Kälbern, die älter als 19 Wochen waren.
Die erstmalige STEC-Infektion von Kälbern scheint demnach unter Feldbedingungen in einen
Zeitraum zu fallen, in dem ein Großteil der Tiere nicht oder nur über geringe Mengen
Stx-spezifischer Antikörper verfügt. Eine Immunisierungsstrategie auf der Basis des Stx
könnte über die Erhöhung Stx1- insbesondere aber Stx2-spezifischer Antikörpertiter zum
Schluss dieser immunologischen Lücke führen. Bovine Immunzellen wären dann zum
Zeitpunkt der STEC-Erstinfektion vor den modulatorischen und supprimierenden Wirkungen
des Stx geschützt. Unter diesen Vorraussetzungen könnte sich unverzüglich eine
Infektionsimmunität aufbauen, die die Persistenz der Infektion verhindert.