Interaktion von Aeromonas hydrophila mit der Intestinalmukosa des Karpfens (Cyprinus carpio)

Die intestinale Mukusschicht des Karpfens schützt das darunter liegende Epithel vor einer Vielzahl von Noxen und stellt eine Barriere für eindringende Pathogene dar. Der erste Schritt in der Pathogenese der meisten Infektionskrankheiten besteht in der Adhäsion der Erreger an diese mukosalen Oberflächen. Der Organismus reagiert auf das Vorhandensein von Pathogenen, wie Bakterien, mit einer Modulation der Sekretion des Mukus. Ein häufig in Zusammenhang mit Krankheitsausbrüchen bei Fischen isoliertes Bakterium ist Aeromonas hydrophila, das allerdings in konditionsstarken Fischen keine Krankheitssymptome auslöst und daher als fakultativ-pathogen angesehen wird. Es existieren unterschiedlich virulente Stämme des Bakteriums. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Reaktion der intestinalen Mukusschicht von Karpfen auf eine orale Applikation von zwei unterschiedlich virulenten Stämmen von A. hydrophila, den virulenten Stamm 38 und den avirulenten Stamm 60, untersucht. Dazu wurden Menge, Molekülgröße und terminale Glykosilierung sezernierter Glykoproteine nach Bakterienapplikation bestimmt. Außerdem wurde untersucht, ob die eingesetzten Bakterien und weitere für Fische pathogene Keime an den intestinalen Mukus adhärieren können und diese Adhäsion nach vorheriger oraler Applikation von Bakterien verändert ist. Des Weiteren wurde geprüft, welche Strukturen der intestinalen Glykoproteine an der Adhäsion beteiligt sind. Bereits die Applikation von Natriumchloridlösung führte bei Karpfen zu einer veränderten Mukussekretion. Nach der Applikation wurden in Mukusproben im Vergleich zu unbehandelten Tieren ein erhöhter Kohlenhydrat- und ein erniedrigter Proteingehalt gemessen, der auf eine verstärkte Glykosilierung der Glykoproteine hindeutete. Nach Applikation von A. hydrophila 60 erhöhte sich der Gehalt an Glykoproteinen signifikant, während er nach Applikation von A. hydrophila 38 signifikant abnahm. Nach der Applikation der Bakterien fiel allgemein eine Zunahme kleiner Moleküle in Mukus auf. Dieses Ergebnis weist auf eine Neusynthese von Glykoproteinen hin. Die intestinalen Glykoproteine scheinen nach Applikation von A. hydrophila 38 einen geringeren Gehalt an β-Galaktosamin, Fukose, Mannose und Neuraminsäure aufzuweisen, als die intestinalen Glykoproteine der Fische, denen A. hydrophila 60 verabreicht worden war. An Mukus unbehandelter Karpfen zeigte der virulente A. hydrophila Stamm 38 eine signifikant höhere Bindungsfähigkeit, als der avirulente Stamm 60. Andere fischpathogene Bakterien, wie Yersinia ruckeri und Edwardsiella tarda adhärierten – anders als Aeromonas salmonicida - stärker an den intestinalen Mukus, als die A. hydrophila Stämme. An Mukus aus dem Darm von mit A. hydrophila behandelten Karpfen vermochten die untersuchten Bakterienstämme in sehr unterschiedlicher Weise zu adhärieren. A. hydrophila 38 adhärierte an Mukus nach Applikation von A. hydrophila 38 signifikant schwächer und an Mukus aus dem Darm von Karpfen nach Applikation von A. hydrophila 60 signifikant stärker als an Mukus aus Kontrollkarpfen. Die Adhäsionsfähigkeit an Mukus des avirulenten A. hydrophila Stammes 60 verstärkte sich nach vorheriger Applikation von Bakterien. Auch an den Mukus von Fischen, denen oral LPS appliziert worden war, verstärkte sich die Adhäsionsfähigkeit des virulenten A. hydrophila Stammes. Die Behandlung von intestinalen Glykoproteinen mit unterschiedlichen Glykosidasen zeigte, dass verschiedene terminale Oligosaccharide des Mukus von den Bakterien als Bindungspartner genutzt werden. Die Daten dieser Studie zeigen erstmals, dass verschiedene A. hydrophila Stämme die Mukussekretion im Darm von Karpfen in unterschiedlicher Weise zu modulieren vermögen. Es ergaben sich Hinweise, dass die Modulation von der Virulenz der applizierten A. hydrophila Stämme abhängt. Während die Applikation eines nicht virulenten Stammes zu einer verstärkten Mukussekretion und somit wahrscheinlich zu einer Ausschleusung des Erregers führt, wird durch die Applikation eines virulenten Stammes die Mukusschicht zerstört, so dass die intestinale Mukosa vor weiteren Pathogenen nicht ausreichend geschützt ist. Eine Korrelation zwischen der Bindungsfähigkeit bakterielle Infektionserreger an den intestinalen Mukus von Karpfen und deren Pathogenität scheint zu bestehen.