Giessener Elektronische Bibliothek

GEB - Giessener Elektronische Bibliothek

In vitro-Evaluation von rekombinanten E. coli Shigatoxoiden als Impfstoffkandidaten für Rinder

Kerner, Katharina


Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.960 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-89084
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8908/

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
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5917-0
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 05.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 07.08.2012
Kurzfassung auf Deutsch: Shigatoxin-(Stx-)bildende E. coli (STEC) stellen ein Pathovar von Escherichia coli dar, das durch die Produktion potenter Zytotoxine gekennzeichnet ist. Stx-bildende, entero¬hämorrhagische E. coli (EHEC) verursachen beim Menschen Erkrankungen mit lebens¬bedrohlichen Komplikationen wie das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS). Rinder sind weltweit das Reservoir für STEC. Sie infizieren sich schon im Kälberalter durch geringste Infektionsdosen. Der initialen Vermehrung im Darm folgt monatelanges Ausscheidertum. Die Persistenz der Infektion wird durch die Bildung des Stx begünstigt. So bindet das Toxin an Rezeptoren, die von Lymphozyten, vor allem von intraepithelialen Lymphozyten in der Darmschleimhaut des Rindes, exprimiert werden, und supprimiert das bovine Immunsystem. Da Kälbern bei der Erstinfektion mit STEC Stx-spezifische Antikörper fehlen, könnte eine Impfung mit Stx die persistierende STEC-Infektion verhindern. Ziel der Studie war es deshalb, durch zwei Punktmutationen im stxA-Gen rekombinante Shigatoxoide (rStxmut) zu erzeugen und ihre immunmodulatorischen und antigenetischen Eigenschaften in Vergleich zu rekombinanten Wildtyp-Stx (rStxWT) zu beurteilen. Als Testsysteme wurden primäre Immun¬zellen vom Rind verwendet. Bei der Untersuchung von ilealen intraepithelialen Lymphozyten induzierten rStx1WT und rStx2WT einen signifikanten Anstieg der Menge an IL 4 mRNA. Sowohl rStx1WT als auch rStx2WT führten bei verschiedenen Arten von B- und T-Zellen aus dem peripheren Blut zu einer Verminderung der oberflächlichen Expression des Stx-Rezeptors CD77. Auf bovinen CD77+-Makrophagen reduzierte die Anwesenheit von rStx1WT oder rStx2WT die Expression des CD14-Antigens. Die Toxoide rStx1mut und rStx2mut lösten dagegen in vergleichbaren Konzentrationen keinen dieser Effekte aus. Die Bindung der Varianten wurde in einem kompetitiven ELISA durch bovine Seren mit Antikörpern gegen Stx1 bzw. Stx2 jedoch in gleichem Maße behindert wie die Bindung der Wildtyp-Toxine. Wir konnten damit zeigen, dass die Stx-Varianten bei Erhalt der Antigenität die immun¬suppressiven Eigenschaften im Reservoirwirt verloren haben. Die Antigene sind damit als Impfstoffkandidaten zur Immunisierung von Rindern gegen STEC geeignet.
Kurzfassung auf Englisch: Shiga toxin-(Stx-)producing E. coli (STEC) form an E. coli pathovar which is characterised by the production of potent cytotoxins. Stx-producing, ernterohaemorrhagic E. coli (EHEC) are the cause of serious infections with life-threatening complications in humans, e.g. the haemolytic uremic syndrome (HUS). Cattle are considered the most important reservoir for STEC worldwide. Recent studies clearly suggest that Stx modulates (suppresses) the bovine immune system resulting in a persistence of infection and long-term STEC shedding. Since the first infection of calves coincides with the lack of Stx-specific antibodies, we hypothesized that vaccination of calves prior to STEC infection may prevent the establishment of a persistent infection. The aim of this study was to generate recombinant Shiga toxoids (rStx1mut & rStx2mut) by site-directed mutagenesis of the enzymatic domain of the toxin and to assess their immunomodulatory and antigenic properties in comparison to recombinant wild type Stx (rStx1WT & rStx2WT). Bovine primary immune cells were used as test systems. In ileal intraepithelial lymphocytes, rStx1WT and rStx2WT induced a significantly elevated transcription rate of il-4. rStx1WT as well as rStx2WT reduced the expression of Stx-receptor CD77 on different types of peripheral blood B- and T-cells. On teflon bag generated primary bovine macrophages, rStx1WT or rStx2WT reduced the CD14 expression. In comparable concentrations, neither rStx1mut nor rStx2mut demonstrated any of these effects. Antibodies from sera of naturally infected cattle recognized the Shiga toxoids equally well as the recombinant wild type toxins in a competitive ELISA. While retaining their antigenicity, recombinant Shiga toxoids lost the immunomodulatory properties in cattle. We conclude that Shiga toxoids are promising vaccination candidates for use in cattle to reduce persistence and long-term STEC shedding.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand