HABILITATIONSSCHRIFT

 


Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – University of Veterinary Medicine Hannover – Foundation / Library

 

Anne Balkema-Buschmann

 

Verteilung von Infektiosität und krankheitsassoziiertem Prion-

Protein in Geweben von mit klassischen oder atypischen TSE-Erregern

infizierten Rindern und Schafen

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-h2559

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Habilitationsschrift, 2010

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/h_balkema-buschmann11.pdf

Zusammenfassung

Die Pathogenese und Erregerverteilung bei transmissiblen spongiformen Enzephalopathien hängt hauptsächlich von der Art des jeweils beteiligten Erregers ab. Allerdings spielt hierbei auch die jeweilige Erreger-Wirt-Kombination eine wichtige Rolle. Vor ungefähr zehn Jahren waren die generellen Mechanismen der BSE-Pathogenese und Erregerverteilung im Rind zwar bekannt, detailliertere Untersuchungen unter Verwendung hochempfindlicher Nachweisverfahren fehlten allerdings noch. Da das genaue Verständnis dieser Prozesse für eine fundierte Risikoabschätzung essentiell ist, wurden am FLI hierzu in den vergangenen Jahren intensive Forschungsarbeiten durchgeführt. Zunächst konnte mit Hilfe des Rinder-PrP transgenen Maus-Modells gezeigt werden, dass der BSE-Erreger bei einem infizierten Rind bis zum Ende der Inkubationszeit nahezu ausschließlich im ZNS nachweisbar ist. Erst unmittelbar vor dem Ausbruch klinischer Symptome kommt es zu einer zentrifugalen Ausbreitung des Erregers entlang der großen Nerven in die Peripherie.

Nach dem Auftreten atypischer BSE-Fälle beim Rind musste die Frage nach dem zoonotischen Potenzial dieser TSE-Formen beantwortet werden.

Übertragungsversuche auf verschiedene transgene Mäuse und nachfolgende Subpassagen zeigten, dass im Vergleich zur klassischen BSE für L-Typ-BSE ein höheres Potenzial zum Überspringen der Speziesbarriere zum Menschen und zu anderen Spezies angenommen werden muss, während dieses Potenzial bei HTyp- BSE niedriger zu sein scheint. Im nächsten Schritt wurde die Erregerverteilung in verschiedenen peripheren Geweben von mit diesen beiden atypischen BSEFormen infizierten Rindern untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass diese prinzipiell demselben Muster wie bei der klassischen BSE-Form folgt, was für den Verbraucherschutz eine wichtige Erkenntnis darstellt.

Die im Rahmen der intensivierten TSE-Überwachung kleiner Wiederkäuer erstmals nachgewiesenen atypischen Scrapiefälle wurden hinsichtlich ihrer biochemischen und diagnostischen Eigenschaften charakterisiert. Bei diesen Fällen handelt es sich überwiegend um Einzeltiererkrankungen innerhalb einer Herde, weshalb - wenn überhaupt- nur von einer sehr ineffektiven Übertragbarkeit von Tier zu Tier auszugehen ist. Experimentelle Übertragungen auf verschiedene konventionelle und transgene Mauslinien bestätigten diese Beobachtung auch für die Übertragbarkeit auf andere Spezies, sodass für diese TSE-Form ein sehr geringes Infektionsrisiko für den Menschen angenommen werden kann.

Nachdem kürzlich bei CWD-infizierten Zerviden eine Erregerausscheidung über verschiedene Sekrete und Exkrete (Speichel, Kot, Urin) nachgewiesen wurde und für klassische Scrapie eine ähnliche Pathogenese angenommen wird, sollte schließlich die Frage nach der Tenazität von TSE-Erregern im Boden beantwortet werden. Am Beispiel von mit dem Scrapiestamm 263K infizierten Hamstergehirnen konnte die Stabilität des Erregers im Boden auch nach einer Lagerung von 29 Monaten nachgewiesen werden. Diese experimentellen Ergebnisse untermauern die Beobachtung, dass sich infektiöse Scrapie-Erreger auf Schafweiden über Jahre halten können und dann der Ausgangspunkt neuere Infektionen sein können.

 

Summary

Although the pathogenesis and agent distribution in transmissible spongiform encephalopathies mainly depends on the type of the involved agent, the respective agent/host combination also seems to play an important role. Even though approximately ten years ago, the general mechanisms of the BSE pathogenesis and agent distribution in cattle were known, detailed analyses using highly sensitive detection systems were still lacking. Since a detailed knowledge of these processes represents the basis for a substantiated risk assessment, this was addressed intensively at the FLI during the last years. Using the bovine PrP transgenic mouse model, the essential restriction of the BSE agent to the central nervous system of BSE infected cattle up until the last stage of the incubation period could be demonstrated. It is only shortly before the onset of clinical symptoms that a centrifugal spread along the large nerves into the periphery occurs.

After the detection of atypical BSE cases in cattle the question about the zoonotic potential of these TSE forms needed to be addressed. Challenge experiments in different transgenic mouse lines and subsequent subpassages revealed a higher potential for the crossing of the species barrier into man and into other species for L type BSE, while a lower potential can be assumed for H type BSE. In addition, the agent distribution in different peripheral organs of cattle infected with one of these two atypical BSE forms was analysed. It could be shown that the agent distribution basically follows the same pattern as in the case of classical BSE, which is important information in terms of consumers’ protection.

Atypical scrapie cases that were first detected during the intensified TSE surveillance of small ruminants were analysed according to their biochemical and diagnostic characteristics. These cases almost exclusively occur in individual animals per flock, which points at a very inefficient (if at all) transmissibility from animal to animal. Experimental challenge of different conventional and transgenic mouse lines confirmed this finding including the transmissibility to other species. Therefore, a very low infection risk can be assumed for humans. After the shedding of infectivity through saliva, faeces and urine by CWD infected cervids has been proved recently and since a comparable pathogenesis is assumed for scrapie infected sheep, we addressed the question of the tenacity of the TSE agent in soil. As a model, scrapie 263K infected hamster brain was used to demonstrate the stability of the agent after a deposition in soil for 29 months.

The results of this study support the observation that the scrapie agent can remain on sheep pastures over years in sufficiently high titres to induce the disease in uninfected sheep.

 

keywords

Prion-Protein, BSE, Scrapie, prion protein

kb

494