Fachbereich Veterinärmedizin


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    Molekulare epidemiologische Untersuchungen aviärer pathogener Escherichia coli (APEC) - Wildtypstämme und Etablierung einer diagnostischen Multiplex-PCR (2002)

    Art
    Hochschulschrift
    Autor
    Janssen, Traute
    Quelle
    Berlin, 2002 — 102 Seiten
    Verweise
    URL (Volltext): http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000000911
    Kontakt
    Institut für Mikrobiologie und Tierseuchen

    Robert-von-Ostertag-Str. 7-13
    Gebäude 35
    14163 Berlin
    +49 30 838 51840 / 51843
    mikrobiologie@vetmed.fu-berlin.de

    Abstract / Zusammenfassung

    Die Kolibazillose, verursacht durch aviäre pathogene E. coli (APEC), ist eine akute
    Erkrankung des Geflügels, die mit einer hohen Morbidität und Mortalität einhergeht und
    weltweit erhebliche wirtschaftliche Verluste in der Geflügelindustrie verursacht. Ein großes
    Problem stellt die eindeutige Identifizierung und damit verbunden die Differenzierung der
    APEC-Wildtypstämme von den apathogenen E. coli dar, die als Kommensale im Darmtrakt
    der Tiere leben. Dies ist einer der Gründe dafür, dass nur wenige epidemiologische Daten
    über APEC-Infektionen vorliegen. Weiterhin ist trotz zahlreicher in vitro- und in vivo-Unter-suchungen
    die Rolle einzelner Virulenzfaktoren aviärer pathogener E. coli im Krankheitsbild
    der Kolibazillose unzureichend geklärt. Aus diesen Gründen wurden 150 E. coli-Wildtypstämme,
    die während eines Zeitraums von 11 Jahren im gesamten Bundesgebiet aus
    den inneren Organen von an Kolibazillose verendeten Geflügel isoliert wurden, sero- und
    genotypisiert sowie mittels Makrorestriktionsanalyse auf klonale Verwandtschaften
    untersucht.
    Lediglich die Hälfte der untersuchten Isolate ließen sich den in enger Assoziation mit
    der Erkrankung beschriebenen O-Gruppen O1 (6,0 %) und O2 (28,7 %) sowie dem Serovar
    O78:K80 (14,7 %) zuordnen. Um nähere Aufschlüsse über die Verteilung und das Vorkom-men
    virulenzassoziierter Gene zu erhalten, wurden die 150 E. coli-Isolate weiterhin mittels
    DNS-DNS-Hybridisierung und Polymerase-Kettenreaktion (PCR) auf das Vorkommen der
    folgenden Gene untersucht: fimC, papC, fyuA, irp2, iucD, iss, tsh, astA, hlyE und stx2f. Die
    für Typ1- und P-Fimbrien kodierenden Gene fimC und papC waren zu 92,7 % bzw. 23,3 %
    vorhanden, die Gene, deren Genprodukte zur Eisenaquirierung essentiell sind (fyuA und irp2)
    konnten zu jeweils 71,3 %, das iucD zu 77,3 % nachgewiesen werden. Insgesamt wiesen
    71,3 % der Isolate eine Kombination von fyuA und irp2 auf, während 66,0 % über alle drei
    Gene zur Eisenaquirierung verfügten. Neben dieser für die Vermehrung der APEC im Wirts-organismus
    essentiellen Aufnahme von Spurenelementen deutet auch die hohe Prävalenz des
    Anti-Wirtsabwehrsystems Iss (increased serum survival; iss: 80,7 %) bei den untersuchten
    APEC auf eine wichtige Rolle in der Pathogenese der Kolibazillose hin. Weiterhin besaßen
    72,0 % der Stämme das für ein Temperatur-sensitives Hämagglutinin kodierende tsh, welches
    wie das Iss als spezifischer APEC-Marker angesehen werden kann. Von geringerer bzw. ohne
    Bedeutung scheinen die Toxine EAST-1 (astA: 20,7 %), Hämolysin E (hlyE: 2,7 %) sowie
    das für E. coli-Stämme von Tauben spezifische Shiga-toxin (stx2f: 0 %) zu sein.
    Auf der Basis dieser Untersuchungsergebnisse konnte eine Multiplex-PCR etabliert
    werden, die als diagnostisches Werkzeug eine sichere, schnelle und kostengünstige
    Identifizierung und Charakterisierung von E. coli-Wildtypstämmen erlaubt. Weiterhin belegte
    die Makrorestriktionsanalyse der APEC-Stämme eine enge Verwandtschaft und das
    Vorliegen nur weniger Klone.
    Die Untersuchungsergebnisse geben Einblicke bzgl. des Vorkommens und der
    Verteilung virulenzassoziierter Gene in aviären pathogenen E. coli. Aufgrund dieses Wissens
    konnte mit der Multiplex-PCR erstmals ein spezifisches Diagnostikum etabliert werden, das
    zudem gleichzeitig Aussagen bzgl. der Virulenz eines APEC-Stammes erlaubt. Insbesondere
    wurde die äußerst geringe Sensitivität der Serotypisierung als APEC-Diagnostikum
    eindrücklich belegt. Durch die etablierte Multiplex-PCR können weiterhin pathogene E. coli-Isolate
    in einem Bestand identifiziert werden, welche z. B. als Grundlage für einen Impfstoff
    dienen können. Außerdem ist es möglich, nähere Aufschlüsse über evtl. Zooanthroponose-Erreger
    zu erhalten, denn humane und aviäre pathogene E. coli-Isolate können mittels der hier
    etablierten Makrorestriktionsanalyse miteinander verglichen werden. Auch ist nun durch
    Anwendung der etablierten Werkzeuge eine Infektkettenforschung möglich, die zur Auf-klärung
    von Infektionswegen innerhalb und zwischen Geflügelbeständen beiträgt. So können
    z. B. entsprechende vorbeugende Maßnahmen gegen eine Ausbreitung der APEC-Isolate
    frühzeitig eingeleitet werden. Die in dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse bilden schließlich
    die Grundlage für weitergehende epidemiologische Untersuchungen und nun anstehende in
    vivo- (Huhn) und in vitro- (Zellkultur) Infektionsversuche, mit deren Hilfe neue und
    entscheidende Einblicke in die Pathogenese der Kolibazillose des Geflügels gewonnen
    werden können.