Untersuchung des Biofilmbildungsvermögens euterpathogener Mikroorganismen

Die Mastitis des Rindes ist eine der häufigsten Erkrankungen bei Milchkühen, die finanzielle Einbußen durch Milchverlust und Therapiekosten verursacht. Darüber hinaus wird das Wohlbefinden des Tieres beeinträchtigt. Die meisten Mastitisfälle werden mit Antibiotika behandelt, um eine bakteriologische Heilung, die Elimination eines Erregers zu erreichen. Diese wird durch tierindividuelle Einflussfaktoren wie das Alter einer Kuh, der somatische Zellgehalt oder die Infektionsdauer ebenso beeinflusst wie durch das Management im Betrieb und die Haltung. Doch auch der Mastitis verursachende Erreger hat Einfluss auf die Heilungsrate. Die Fähigkeit zur Biofilmbildung gilt als ein Grund für persistierende oder rezidivierende Infektionen. Biofilm-assoziierte Infektionen (BAI) sind auch in der Humanmedizin von großer Bedeutung, sodass Richtlinien für die Diagnostik und Therapie von BAI entwickelt wurden. Pathogene mit diesem Virulenzfaktor exprimieren unter bestimmten Bedingungen die für die Biofilmbildung verantwortlichen Gene. Sie liegen dann angeheftet an einer Oberfläche und umgeben von einer selbstproduzierten Matrix, geschützt gegen Angriffe des Immunsystems und gegen die Wirkung von Antibiotika und Desinfektionsmitteln.   Da sich die Heilungsraten boviner Mastitiden, je nach auslösendem Erreger, zum Teil erheblich unterscheiden, war das erste Ziel dieser Arbeit, Mastitiserreger auf ihre Fähigkeit zur Biofilmbildung zu untersuchen. Es wurde der Frage nachgegangen, ob Biofilme für die vergleichsweise niedrigen Heilungsraten bei S. aureus verantwortlich sein könnten. Die zwei angewendeten In-vitro-Tests kamen bei allen Pathogengruppen insgesamt auf einen ähnlich hohen Anteil von Mastitiserregern, die zur Biofilmbildung fähig waren. Auch unter den Erregern, die im Vergleich zu S. aureus deutlich höhere Heilungsraten aufweisen, waren viele Biofilm-positive Stämme zu finden. Die Studie brachte die Erkenntnis, dass die Biofilmbildung nicht der Hauptgrund für die Unterschiede bei den Heilungsraten sein kann. Die Resultate des Kongorot Agars wurden mit denen des Tube Tests verglichen, der in der Literatur als zuverlässige Biofilmdetektionsmethode beschrieben wird. Dabei stellte sich heraus, dass der Kongorot Agar besonders im Auffinden Biofilm-negativer Stämme Defizite aufweist, sodass er nicht als alleiniges Verfahren empfohlen werden konnte.   Bisherige Studien haben gezeigt, dass die Ausbildung eines Biofilms von dem umgebenden Milieu beeinflusst wird. Nicht alle Stämme, die genetisch zur Biofilmbildung in der Lage sind, bilden zu jeder Zeit diesen Schutzmechanismus aus. Es wurde geschlussfolgert, dass die In-vitro-Ergebnisse einen Hinweis auf den prozentualen Anteil der zur Biofilmbildung befähigten Stämme geben, diese aber nicht zwangsläufig das Bild bei einer Mastitis widerspiegeln müssen. Der zweite Teil dieser Arbeit zielte darauf ab aufzudecken, ob bei einer Mastitis Biofilme auf dem Milchdrüsenepithel zu finden sind. Dabei wurde sich vorerst auf S. aureus-Mastitiden beschränkt. Einerseits, weil S. aureus-Infektionen für ihre niedrigen Heilungsraten bekannt sind. Zum anderen, um zu überprüfen, ob die Komponente, auf welcher der von der Firma HIPRA vertriebene Impfstoff Startvac® basiert, tatsächlich in einer S. aureus infizierten Milchdrüsen vorliegt.   Über ein indirektes Immunfluoreszenzverfahren wurde in Abstrichen aus verschiedenen Bereichen eines infizierten Euterviertels der Staphylokokken-Biofilmbestandteil Polysaccharid Interzellular Adhäsin (PIA) sichtbar gemacht, der auch unter dem Namen Poly-N-Acetyl-β-(1,6) -Glukomsamin (PNAG) bekannt ist und der das Antigen darstellt, auf dem die Vaccine Startvac® basiert. Eine grüne Fluoreszenz zeigte das Vorhandensein von PIA sowohl in Abstrichen aus Zitzen- und Drüsenzisterne als auch in Abstrichen des Milchdrüsenparenchyms an. Die gleichzeitig durchgeführten Negativ-und Positivkontrollen kamen zu den erwarteten Ergebnissen und zeigten die korrekte Funktion der Methode an. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass bei S. aureus-Mastitiden Biofilme mit dem Bestandteil PIA vom Erreger auf dem Milchdrüsenepithel gebildet werden. Somit wurde belegt, dass das Target des Impfstoffs Startvac® bei S. aureus-Mastitiden vorkommt.   Der Nachweis von Biofilmen ist nur der erste Schritt auf dem Weg zur Klärung, inwieweit diese Schutzschicht der Erreger tatsächlich die Therapie einer Mastitis beeinträchtigt. Dafür werden weitere Studien benötigt. Die vorliegende Arbeit trägt zum seit einigen Jahren relevanten Thema Biofilme in der Medizin und die damit einhergehenden Folgen im Bereich Mastitis des Rindes bei.