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Untersuchungen zu den immunmodulatorischen Eigenschaften des Probiotikums Enterococcus faecium NCIMB 10415 (SF 68) auf die zelluläre Immunität beim Schwein während eines Experiments mit Salmonella enterica Serovar Typhimurium DT104 (2009)

Art

Hochschulschrift

Autor

Mafamane, Hassan (WE 6)

Quelle

Berlin: Mensch & Buch Verlag, 2009 — II, 203 Seiten

ISBN: 978-3-86664-598-1

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7221

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Institut für Immunologie

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Abstract / Zusammenfassung

Die Futterzusatzstoffe, die in der Tierproduktion eingesetzt werden, um die Leistungsparameter der Tiere zu verbessern, sind vielfältig. Probiotika werden als lebende Mikroorganismen definiert, die auf die Gesundheit des Wirtsorganismus (Menschen oder Tiere) positiv Einfluss nehmen. In der Nutztierhaltung und der Humanernährung werden Probiotika erfolgreich eingesetzt sowohl prophylaktisch als auch therapeutisch. Zahlreiche Studien weisen darauf hin, dass die mit der Nahrung aufgenommenen probiotischen Bakterien die Immunantwort sowohl im Darm als auch systemisch modulieren können. Der Einsatz von bestimmten Probiotika bewirkt einen gewissen Schutz gegen Darmpathogene. Die dieser Wirkung auf das Immunsystem zugrunde liegenden Mechanismen sind aber zum größten Teil noch unbekannt. Daher werden zahlreiche Wirkungsmechanismen postuliert.
In der vorliegenden Arbeit wurde am Tiermodell Schwein untersucht, inwiefern das Probiotikum Enterococcus faecium NCIMB 10415 (SF 68) (Cylactin®) während einer experimentellen Infektion mit Salmonella typhimurium DT 104 die zelluläre Immunantwort sowohl systemisch als auch lokal in Effektor- und Induktorregionen des Darm-assoziierten Immunsystems beeinflusst.

Zur Untersuchung der systemischen Immunantwort wurden Proben aus der Milz, dem Blut und aus den Tonsillen herangezogen. Aus den Darm-assoziierten Bereichen wurden Immunzellen aus den jejunalen und ilealen Peyerschen Platten (proximale und distale PP), aus den mesenterialen Lymphknoten, sowie die intraepitheliale Lymphozyten des proximalen Jejunum (IEL) isoliert.

Zehn Muttersauen (Duroc x Deutsche Landrasse) und ihre Würfe wurden zufällig einer Versuchsgruppe (mit Probiotikumsupplementierung) oder Kontrollgruppe (ohne Probiotikumsupplementierung) zugeteilt. Die Sauen der Versuchsgruppe erhielten das Probiotikum vom 90. Tag vor der Geburt bis zum 28. Tag nach der Geburt. Ihre Ferkel wurden vom 14. bis einschließlich 56. Lebenstag mit den probiotischen Kulturen gefüttert, bei ansonsten gleichen Haltungs- und Fütterungsbedingungen der Probiotika- und Kontrolltiere. Aus jedem Wurf wurden am 28. Lebenstag zufällig neun Ferkel ausgewählt, mit Salmonella typhimurium DT 104 infiziert und 3, 24, 71 Stunden bzw. 28 Tage nach der Infektion getötet und beprobt (insgesamt 78 Ferkel).
Es wurden Blutproben aus den Vena jugularis am 21. Lebenstag und kurz vor der Tötung der Tiere entnommen. Nach der Tötung wurden Proben aus dem proximalen Jejunum, jejunalen und ilealen Peyerschen Platten, Milz, Tonsillen und Lymphknoten entnommen. Aus den Organproben wurden anschließend Immunzellen isoliert. Nach Markierung mit fluorochrom-konjugierten Antikörpern wurden mittels Durchflußzytometrie die relativen Anteile ausgewählter Immunzellpopulationen bestimmt.
Signifikante Effekte der Fütterung mit dem Probiotikum betrafen vor allem die CD4+-, CD8+-und CD16+-Subpopulationen.
Im Darmepithel (alle Alterklassen), in der Milz (am 29. Lebenstag), den prox. PP (am 29. Lebenstag) und im Blut (alle Altersklassen) sank durch die probiotische Behandlung der Anteil der CD8+-Zellen. Dieser Effekt des Probiotikums Enterococcus faecium NCIMB 10415 betraf vor allem die CD8αβ+-Zellen, welche eine besondere Population der zytotoxischen Zellen darstellen. Auch Anteil der gesamten Immunzellen im Darmepithel, gemessen anhand der Bestimmung des Prozentsatzes an CD45+-Zellen, war in der Probiotikumgruppe signifikant niedriger. Es ist daher nicht von einer bloßen relativen Abnahme der CD8+-Zellen und einer Verschiebung des prozentualen Anteils innerhalb der gesamten Immunzellen auszugehen, sondern bedeutet eine Reduktion der absoluten Zahl an CD8+-Zellen im Darmepithel.
Die probiotische Behandlung führte nach der Infektion (p.i.) zu einem signifikant höheren Prozentanteil der CD4+CD8--Lymphozyten in der Milz (alle Altersgruppen p.i.), den proximalen Peyerschen Platten (alle Altersgruppen p.i.) sowie zu einem signifikant höheren Prozentanteil der CD4+-Lymphozyten in den Tonsillen (56 Tage alte Ferkel).
Der relative Anteil der CD16+-Zellen in den distalen Peryerschen Platten der Versuchsgruppe war signifikant erhöht, hingegen in den mesenterialen Lymphknoten signifikant erniedrigt.
In den Tonsillen führte die probiotische Zufütterung zu einem tendenziell höheren Prozentanteil an CD3+CD8+- und γδ+-Zellen.
Die Ergebnisse eines parallelen Teilprojekts derselben Forschergruppe (BfR, Berlin), bei dem Proben aus den gleichen Tieren verwendet wurden wie in dieser Arbeit, zeigten, dass in der mit E. faecium SF68 gefütterte Ferkelgruppe eine stärkere Besiedlung unterschiedlicher Organe mit S. typhimurium festgestellt wurde.

Aufgrund der zeitlichen Abfolge und des Verlaufes muss angenommen werden, dass die Erhöhung der verschiedenen Immunzellpopulationen in der Probiotikagruppe eine Reaktion auf die stärkere Salmonellose darstellen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Behandlung mit dem Probiotikum Enterococcus faecium NCIMB 10415 sowohl die lokale als die systemische zelluläre Immunantwort beeinflusst. Vor allem in den ersten sechs Lebenswochen sind die Auswirkungen der probiotischen Behandlung deutlich. Gegen Salmonelleninfektionen scheint die Supplementierung keinen Schutz zu bieten. Sie verstärkt möglicherweise die Translokation der Pathogene. Der Anteil der für die Beseitigung der intrazellulären Salmonellen sehr wichtigen CD8+-Zellpopulation wird durch die Behandlung mit dem Probiotikum Enterococcus faecium NCIMB 10415 reduziert, dies könnte negativ Auswirkung auf die Beseitigung der Salmonellen haben.