Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Immunhistochemische Untersuchungen zum Nachweis der Expression von induzierbarer Stickoxid-Synthase (iNOS), Nitrotyrosin (NT) und Mangan-Superoxid-Dismutaase (Mn-SOD) in Lungen von Kälbern nach experimenteller Infektion mit Mycoplasma bovis

Hermeyer, Kathrin Anika

Mycoplasma (M.) bovis belongs to the most pathogenic Mycoplasma species causing different inflammatory lung lesions, in some cases associated with severe necrosis, in calves. So far, the factors involved in the development of the lung lesions and in particular in the persistence of the pathogen in the necrotic lung tissue, are widely unknown. The aim of this study was to investigate the expression of iNOS, NT and Mn-SOD in the lung lesions of experimentally with M. bovis infected calves and to achieve more informations about the development of these lesions. Furthermore, the macrophage populations infiltrating the lung tissue should be characterised and analysed semiquantitatively using the specific phagocyte markers S100A8, S100A9 and CD68. Formalin-fixed and paraffin-embedded lung samples of 20 non-infected control calves and 30 calves originating from different M. bovis infection experiments were used in this study. The inflammatory lung alterations in experimentally infected calves were classified into the following types of pneumonia: Interstitial pneumonia, suppurative bronchopneumonia and necrotising pneumonia. Additionally inflammatory lesions like suppurative bronchitis/iolitis and obliterative bronchiolitis were evaluated. The expression pattern of iNOS, NT, Mn-SOD, CD68, S100A8 and S100A9 was analysed immunohistochemically and evaluated by a semiquantitative score. All infected calves showed an increased number of iNOS-, NT- and Mn-SOD-expressing cells in the inflamed lung tissue whereas a strong expression of these markers was particularly noticed in macrophages demarcating the necroses, in alterated epithelial cells of the bronchioli as well as in macrophages involved in animals with obliterative bronchiolitis. Because of the strong expression of iNOS, NT and Mn-SOD in macrophages and partially in neutrophilic granulocytes surrounding the necroses makes the participitation of these products by generation of ROS and RNS in the development of tissue damage seems to be possible. Elimination of the agent, however, by these products does not occur. The generation of NO and peroxynitrite, approved by the expression of iNOS and NT, is potentially involved in the development of obliterative bronchiolitis in calves after infection with M. bovis. The number of macrophages increased in the early as well as in the late stages of infection in lungs of experimentally infected calves in comparison to the control calves. Furthermore, a positive correlation between the severity of inflammatory lung lesions and the number of macrophages in lung tissue was observed. In calves with necrotising pneumonia, the highest number of macrophages was documented in all compartments of the lung. A differentiation between macrophage subpopulations involved in early and/or late stages of infection by application of the markers S100A8 and S100A9 was not possible.

Mycoplasma (M.) bovis gehört zu den für das Rind pathogensten Mykoplasmenarten und führt bei Kälbern zu unterschiedlichen entzündlichen und teils mit schwerwiegenden Nekrosen einhergehenden Lungenläsionen. Bislang sind die an der Entstehung der Lungenläsionen und an der insbesondere im nekrotischen Gewebe festgestellten Erregerpersistenz beteiligten Faktoren weitgehend ungeklärt. Ziel dieser Arbeit war es, die bei experimentell mit M. bovis infizierten Kälbern auftretenden Lungenveränderungen hinsichtlich der Expression von iNOS, NT und Mn-SOD zu untersuchen und nähere Aufschlüsse über deren Rolle bei der Entstehung dieser Läsionen zu erlangen. Des Weiteren sollten die das Lungengewebe infiltrierenden Makrophagenpopulationen semiquantitativ und unter Verwendung spezifischer Phagozytenmarker (S100A8, S100A9, CD68) charakterisiert werden. Formalin-fixierte und Paraffin-eingebettete Lungengewebeproben von 20 Kontrolltieren sowie von 30 experimentell mit unterschiedlichen M. bovis-Stämmen infizierten Kälbern standen für die Untersuchungen zur Verfügung. Die bei den infizierten Kälbern festgestellten entzündlichen Lungenveränderungen wurden nach einem semiquantitativen Schema in folgende Pneumonieformen eingeteilt: Interstitielle Pneumonie, katarrhalisch-eitrige Bronchopneumonie und nekrotisierende Pneumonie. Zusätzlich wurden Veränderungen wie eitrige Bronchitis/-iolitis und obliterierende Bronchiolitis beurteilt. Mittels Immunhistochemie wurde das Expressionsmuster von iNOS, NT, Mn-SOD, CD68, S100A8 und S100A9 nach einem semiquantitativen Schema ausgewertet. Bei allen infizierten Kälbern wurde im Vergleich zu den Kontrolltieren eine erhöhte Anzahl iNOS-, NT- und Mn-SOD-exprimierender Zellen im entzündlich veränderten Lungengewebe verzeichnet, wobei insbesondere eine starke Expression der die Nekrosen demarkierenden Makrophagen, des veränderten Bronchialepithels und der bei Tieren mit obliterierender Bronchiolitis vorhandenen Makrophagen beobachtet wurde. Da die Makrophagen und teilweise die neutrophilen Granulozyten, welche die Lungennekrosen umgaben, eine starke Expression von iNOS, NT und Mn-SOD zeigten, wäre es denkbar, dass die Bildung von ROS und RNS zu einer Schädigung des Lungengewebes beiträgt, aber keine Erregerelimination bewirken kann. Da die Expression von iNOS und NT als Indikator für eine stattgefundene Bildung von NO und Peroxynitrit anzusehen ist, sind letztere möglicherweise an der Entstehung obliterierender Bronchiolitiden bei Kälbern nach Infektion mit M. bovis beteiligt. Sowohl in der frühen als auch in der späten Infektionsphase der experimentell infizierten Kälber traten im Vergleich zu den Kontrolltieren vermehrt Makrophagen auf, wobei eine positive Korrelation zwischen dem Schweregrad der Entzündung und der Zahl der Makrophagen im veränderten Lungengewebe bestand. Bei Kälbern mit nekrotisierender Pneumonie wurde in allen Lungenkompartimenten die höchste Makrophagenzahl verzeichnet. Eine Unterscheidung der Makrophagen-Subpopulationen, die in den frühen und späten Phasen der Infektion vorhanden waren, war mit Hilfe der verwendeten Phagozytenmarker nicht möglich.

Quote

Citation style:

Hermeyer, Kathrin Anika: Immunhistochemische Untersuchungen zum Nachweis der Expression von induzierbarer Stickoxid-Synthase (iNOS), Nitrotyrosin (NT) und Mangan-Superoxid-Dismutaase (Mn-SOD) in Lungen von Kälbern nach experimenteller Infektion mit Mycoplasma bovis. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export