Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Klinische und pathologische Befunde nach experimenteller Inokulation von Ziegenlämmern mit Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP)

Meyer, Michaela

The objective of this study was to establish in goats an infection model for paratuberculosis of ruminants. Therefore 27 male goat kids were orally inoculated with Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP). Four groups with 6 to 7 animals each were inoculated with standardized doses of 10 mg or 20 mg of pellet wet weight of MAP at an age of 4 ­ 7 days (early) or 35 ­ 50 days (late) for 10 consecutive days. Two further groups of 6 goats served as controls. The goats were kept under defined conditions and closely monitored for clinical, haematological and coprological changes. After one year animals were euthanized and necropsied. In addition 5 goats with paratuberculosis (field infection) were necropsied for comparision. At necropsy representative tissue samples along the intestinal tract, intestinal lymph nodes and further tissues were collected. They were examined histologically for lesions, immunohistologically for mycobacteria and culturally for MAP. Only two goats inoculated early with the high dose and one goat inoculated early with the low dose of MAP developed clinical signs of paratuberculosis. Two goats were necropsied early because of intractable diarrhea and one developed cachexia. Thus most goats developed subclinical paratuberculosis only. The haematological findings were not suitable to recognize the infection during the incubation period. Macroscopic examination at necropsy revealed lesions in the intestinal lymph nodes of 23 out of 27 goats infected with MAP frequently as granulomas with caseous necrosis. Thickened intestinal mucosa and mucosal hyperplasia were seen in several goats, but were difficult to differentiate from lesions caused by a coinfection with coccidia. Granulomatous lymphangitis was marked in 5 goats. By histological examination, granulomatous inflammation was found in the intestinal lymph nodes of 23 and in the intestines of 20 out of the 27 goats inoculated with MAP. Multifocal granulomatous infiltrates in the lamina propria occurred predominantly in jejunum, Peyer`s patches in jejunum, lymphoid tissues at the ileocecal entrance and proximal colon, and less frequently in the ileal Peyer`s patch. In contrast, infiltrates in the goats with field infection were predominantly diffuse. This is most likely due to the different duration of infection. The presence of caseous and calcified granulomas was histologically confirmed in the intestinal lymph nodes of the goats infected with MAP. In contrast, granulomatous infiltrates were more frequent in the goats with field infection. This may be a consequence of the high dose of MAP given for the experimental infection. MAP was frequently cultured from the intestine and intestinal lymph nodes of all groups that had received MAP. The detection of mycobacteria by immunohistochemistry was consistently possible only in the goats that had been inoculated early with a low dose of MAP as well as in 3 of the goats with field infection. In conclusion, granulomatous lesions in which mycobacteria could be visualized were most frequent in goats that had been inoculated early with the low dose of MAP. Lesions in this group were also most compatible with lesions in goats with field infection. Therefore this mode of infection appears most suitable for further infection trials. This infection model in the goat may serve as an important tool for the development of new diagnostics, testing of vaccine candidates and investigation of the pathogenesis of paratuberculosis.

Ziel des Versuchsvorhabens war es ein Infektionsmodell für die Paratuberkulose der Wiederkäuer, insbesondere des Rindes, an der Ziege zu etablieren. Zu diesem Zwecke wurden 27 männliche Ziegenlämmer oral mit Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) inokuliert. Es wurden 4 Gruppen mit je 6 bzw. 7 Tieren gebildet, die mit 2 unterschiedlichen standardisierten Dosen MAP von 10 mg bzw. 20 mg Bakterienfeuchtmasse ab einem Alter von 4 - 7 Tagen (früh) bzw. 35 - 50 Tagen (spät) an 10 aufeinanderfolgenden Tagen inokuliert wurden. Zwei weitere Gruppen mit jeweils 6 Tieren dienten als Kontrollen. Die Tiere wurden unter definierten Bedingungen gehalten und engmaschig klinisch, hämatologisch und koprologisch auf auftretende Veränderungen untersucht. Nach einem Jahr erfolgte die Euthanasie und Sektion. Zum Vergleich mit den Veränderungen der Paratuberkulose bei natürlicher Infektion wurden zusätzlich 5 Tiere mit Feldinfektion seziert. Im Rahmen der Sektion wurden zahlreiche Gewebeproben entlang des Darmtraktes, der Darmlymphknoten und weiterer Organe entnommen. Diese wurden histologisch auf Veränderungen, immunhistologisch auf Mykobakterien und kulturell auf das Vorhandensein einer MAP-Infektion untersucht. Nur zwei früh mit einer hohen und eine früh mit einer niedrigen Dosis MAP inokulierte Ziege zeigten klinische Befunde einer Paratuberkulose. So entwickelte sich bei zweien ein unstillbarer Durchfall, der zur vorzeitigen Euthanasie der Tiere führte, und bei einem Tier eine Kachexie. Die hämatologischen Befunde erwiesen sich als ungeeignet, um während der Inkubationszeit eine Infektion zu erkennen. Die makroskopische Untersuchung bei der Sektion ergab in den Darmlymphknoten von 23 der 27 mit MAP inokulierten Ziegen Veränderungen, häufig als verkalkte Granulome. Eine Verdickung der Darmwand und Schleimhauthyperplasie lag bei mehreren Ziegen vor, war aber nicht eindeutig von den durch eine Koinfektion mit Kokzidien ausgelösten Veränderungen abzugrenzen. Bei 5 Ziegen war eine granulomatöse Lymphangitis bereits makroskopisch zu erkennen. Histologisch konnten bei 23 von 27 mit MAP inokulierten Tieren in den Lymphknoten und bei 20 von 27 Tieren in den Därmen granulomatöse Veränderungen nachgewiesen werden. Die Veränderungen waren vor allem im Jejunum, in den Peyerschen Platten im Jejunum, im Lymphgewebe am Ileozäkaleingang und im proximalen Kolon sowie seltener im Ileum zu finden und stellten sich meist als multifokale granulomatöse Infiltrate in der Lamina propria dar. Dagegen waren die Infiltrate bei den Tieren mit Feldinfektion meist diffus. Dies ist mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den Unterschied in der Infektionsdauer zurückzuführen. In den Darmlymphknoten der mit MAP inokulierten Ziegen konnten die verkäsenden und verkalkten Granulome histologisch bestätigt werden. Dagegen waren bei den Ziegen mit Feldinfektion häufiger granulomatöse Infiltrate zu finden. Dies könnte auf die experimentell verabreichten hohen Inokulationsdosen zurückzuführen sein. In allen mit MAP inokulierten Gruppen konnte regelmäßig MAP aus dem Darm und den Lymphknoten kultiviert werden. Der immunhistologische Erregernachweis gelang besonders häufig bei Tieren, die früh mit einer niedrigen Dosis inokuliert wurden, sowie 3 Tieren mit Feldinfektion. Da nach früher Inokulation mit der niedrigen Dosis MAP am konsistentesten granulomatöse Veränderungen, in denen auch Mykobakterien morphologisch nachweisbar waren, ausgelöst werden konnten und die größte Übereinstimmung mit den Veränderungen bei den Ziegen mit Feldinfektion bestanden, ist dieser Inokulationsmodus für weitere Infektionsversuch am besten geeignet. Mit diesem Infektionsmodell an der Ziege steht ein wichtiges Hilfsmittel für die Entwicklung neuer Diagnostika, die Prüfung potenzieller Impfstoffe gegen Paratuberkulose und die weiteren Aufklärung der Pathogenese der Paratuberkulose zur Verfügung.

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Meyer, Michaela: Klinische und pathologische Befunde nach experimenteller Inokulation von Ziegenlämmern mit Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP). Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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