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Untersuchung des Einflusses von autochthonen potentiell pathogenen Bakterien und Laktobazillen auf bovine Endometriumszellen in vitro (2019)

Art

Hochschulschrift

Autor

Gärtner, Martina (WE 3)

Quelle

Berlin: DVG Service GmbH Verlag, 2019 — IV, 119 Seiten

ISBN: 978-3-86345-550-7

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/28348

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Institut für Veterinär-Biochemie

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Abstract / Zusammenfassung

Nach dem Abkalben tritt häufig eine bakterielle Einwanderung in den Uterus des Rindes auf, die zu Krankheiten wie Metritis, chronischer oder subklinischer Endometritis führen kann. Dabei stellt das Endometrium die erste physikalische Barriere für eingedrungene Bakterien dar und ist beteiligt an der Antwort des angeborenen Immunsystems durch die Produktion von Zytokinen, um polymorphkernige neutrophile Granulozyten und Makrophagen anzulocken und zu aktivieren. Das Augenmerk der Forschung lag bisher in diesem Zusammenhang auf pathogenen Bakterien, die uterine Erkrankungen beim Rind hervorrufen können. Der Einfluss von kommensalen und potentiell pathogenen Bakterien auf das bovine Endometrium ist dagegen weitgehend unerforscht. Ziel des Forschungsprojektes war es daher, potentiell pathogene Bakterien sowie kommensale Lactobacillus spp. aus dem bovinen Uterus zu isolieren und zu charakterisieren. Die inflammatorische Immunantwort des Endometriums sollte in vitro und für bestimmte Entzündungsfaktoren in vivo untersucht werden. Nicht-trächtigen, gesunden Kühen wurden mittels Cytobrushmethode endometriale Proben entnommen und daraus bakterielle Isolate gewonnen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde das pathogene Potential von den autochthonen Isolaten Bacillus pumilus, Staphylococcus succinus und Weissella paramesenteroides verglichen, um eine erste Immunantwort des bovinen Endometriums auf eine bakterielle Infektion in vitro zu untersuchen. B. pumilus verursachte innerhalb von 24 Stunden den Zelltod kokultivierter Epithelzellen und wurde als der potentiell pathogenste Kandidat für weitere in vitro Versuche ausgewählt. Bovine endometriale Epithelzellen wurden mit B. pumilus in unterschiedlicher Anzahl (Multiplicity of infection (MOI) 1, 5 und 10) für 2, 4 und 6 Stunden kokultiviert. Gesamt-RNA wurde aus den kokultivierten Endometriumszellen isoliert. Mittels quantitativer reverser Transkriptions-Polymerase Kettenreaktion (RT-qPCR) wurde die Quantifizierung der mRNA-Expression der Entzündungsmediatoren Interleukin 1 alpha (IL1A), IL6, IL8, Prostaglandin-Endoperoxid-Synthase 2 (PTGS2), der CXC-Chemokin-Liganden 1-3 (CXCL1-3), des CXC-Chemokinrezeptors 2 (CXCR2), des Toll-like-Rezeptors 2 (TLR2) und TLR6 durchgeführt. Zum Vergleich mit der mRNA-Expression von Entzündungsfaktoren in vivo wurden endometriale Cytobrushproben von gesunden Kühen und Kühen mit subklinischer oder chronischer Endometritis entnommen und mittels RT-qPCR analysiert. Die mRNA-Expression von CXCL1/2 und CXCR2 war in Endometriumsproben von Kühen mit subklinischer Endometritis und von CXCL3 bei Kühen mit chronischer Endometritis verglichen mit Endometriumsproben von gesunden Kühen signifikant erhöht. B. pumilus verursachte vergleichbar zu den in vivo Ergebnissen eine signifikant erhöhte mRNA-Expression von CXCL1-3, CXCR2, IL1A, IL6, IL8 und PTGS2 in den kokultivierten bovinen endometrialen Epithelzellen verglichen mit Kontrollzellen. Die Entzündungsfaktoren zeigten bereits nach zwei Stunden Kokultivierung mit B. pumilus in fast allen MOI die größte Erhöhung der mRNA-Expression im Vergleich zur Kontrolle. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden verschiedene Milchsäurebakterien wie Lactobacillus buchneri, L. ruminis, L. amylovorus, L. plantarum, L. similis, Weissella paramesenteroides und Pediococcus pentosaceus aus endometrialen Proben nicht-trächtiger, gesunder Kühe identifiziert. Die autochthonen Isolate L. buchneri, L. ruminis und L. amylovorus und ein kommerziell erhältlicher L. vaginalis wurden in einer MOI von 1, 5 und 10 mit bovinen endometrialen Epithelzellen kokultiviert. Die Laktobazillen zeigten keinen negativen Einfluss auf die Vitalität der kokultivierten Epithelzellen. Mittels RT-qPCR wurde die Quantifizierung der mRNA-Expression von IL1A, IL6, IL8, PTGS2, TLR2 und TLR6 nach 2, 4 und 6 Stunden durchgeführt. Die Freisetzung von IL6, IL8, Prostaglandin E2 (PGE2) und PGF2α wurde mittels Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) oder Enzyme Immunoassay (EIA) nach 24 und 48 Stunden bestimmt. L. ruminis und L. amylovorus bewirkten in den Epithelzellen eine gesteigerte mRNA-Expression von IL1A, IL6, IL8 und PTGS2 sowie eine erhöhte Freisetzung von IL8 und PGF2α im Vergleich zu Kontrollzellen. Im Gegensatz dazu beeinflusste L. buchneri die Expression und Freisetzung der untersuchten Faktoren nicht signifikant. Die mRNA-Expression von TLR2 und TLR6 zeigte sich nach der Kokultivierung unverändert zu den Kontrollzellen. Die Ergebnisse der beiden Studien legen den Schluss nahe, dass sowohl potentiell pathogene Bakterien als auch bestimmte Kommensale die angeborene Immunantwort in bovinen endometrialen Epithelzellen auslösen können. Die Feststellung, dass L. buchneri keine Immunantwort in kokultivierten endometrialen Epithelzellen auslöste, könnte in der Prophylaxe oder Therapie von uterinen Erkrankungen Verwendung finden.