Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Vorkommen von Scrapie-Prion-Protein in Tonsillenbioptaten genetisch hochempfänglicher Schafe in Niedersachsen

Andrzejewski, Maike

Within sheep of a certain kind of PrP genotype the spread of the scrapie agent by lymphoid tissue is known. That allows an intravitale diagnostic by the use of lymphoid tissue biopsies. The practical handling of taking tonsillar biopsies and the gaining of evaluable samples were reviewed as part of this dissertation. Tonsillar biopsies and blood samples were taken from ten sheep out of each of 72 flocks which were not under suspicion of beeing scapie-infected. By using the blood samples, the sheeps werde genotyped. This genotyping gave an overview on the PrP Genotyps in the sheep population of Lower Saxony. 41% of the examined sheep showed the resistant PrP genotypes G1 or G2, which has to be considered as an advantage under the aspect of breeding for scrapie resistant animals. The tonsillar biopsie technique could be performed easily in every surrounding without exception. Out of 720 tissue samples, 462 had been examined histologically for the number of lymphoid follicles in the tissue section. The histological review of the tissue sections showed that only 67% of the samples contained the minimum of three follicles required for further examination. The incidence of scrapie prion protein in genetically susceptible sheep in Lower Saxony has been tested by examing tonsillar tissue from scrapie non suspect as well as from scrapie positive flocks of sheep. Out of 720 samples from scrapie non suspect animals, 200 samples fom sheep with the PrP genotypes G3 to G5 were chosen. Out of these 200 samples one half was tested for accumulation of PrPSc in the tissue section by the use of IHC. The other half was tested by the use of PET blot. All 200 samples showed a negative result. For the research in scrapie positive flocks, four flocks of sheep were chosen (A-D) in which at least one sheep was detected positive by fallen stock survey. Within flock A to C , from all animals matching the same genotype of the fallen sheep or an even more susceptible genotype, tonsillar biopsies were taken. More scrapie positive animals were preclinically detected in each of the three flocks. In each flock the genotype of the preclinically detected sheep matched the genotype of the previously fallen sheep. In the aftermath of the tissue examinations all animals with genotypes G3 to G5 except the sheep found positive in the tonsillar tissue samples were culled. The brainstem of each culled sheep was investigated with a rapid test for PrPSc . Additional positive results were found in flock C. Within the biopsy samples of flock C in 4 out of 49 sheep PrPSc was found. Additional three sheep were found PrPSc positive after culling by rapid testing despite the tonsillar biopsy had been negative. Due to the large number of susceptible sheep in Flock D, only a part of the susceptible animals underwent tonsillar biopsies. All results of PrPSc testing were negative. In this study 17 sheep of genotype ARQ/ARQ were found PrPSc positive. There were only two PrPSc positive sheep of genotype VRQ/ARH and one of VRQ/ARQ. To investigate the scrapie status of one flock tonsillar biopsies were taken and tissue samples were examined for accumulation of PrPSc from all sheep. Because of a large number of samples not containing the required number of follicles for accurate testing scrapie could not be excluded. Due to the results of this investigation taking tonsillar biopsies under field condtions is a feasible option, but the yield of evaluable samples for a reliable preclinical diagnosis of scrapie is not satisfying. Furthermore a negative result of a PrPSc test in a tonsillar tissue section does not exclude scrapie even in a genetically susceptible sheep. To determine a scrapie status at flock level the examination of tonsillar biopsy tissue alone is not a suitable option. Never the less it has to be considered that immunodetection of PrPSc in lymphoid tissue biopsies is the only option for a preclinical test for prion diseases on living sheep at the moment. For pathogenetic studies investigations of naturally TSE infected living sheep would be desirable. Therefore it is recommended to examine animals of the same genotype as already fallen TSE positive sheep by taking lymphoid tissue biopsies before culling. For further studies and for TSE surveillance it is important that genotype ARQ/ARQ has to be regarded as a high risk Scrapie potential.

Bei Schafen empfänglicher Genotypen ist eine Ausbreitung des Scrapie-Erregers über lymphatische Bahnen bekannt und eine intravitale Diagnosestellung anhand von Biopsien lymphatischer Gewebe möglich. Die praktische Anwendbarkeit einer Tonsillenbiopsie, und die Gewinnung aussagekräftigen Probenmaterials wurde im Rahmen dieser Dissertation geprüft. Es wurden aus 72 Scrapie-unverdächtigen Schafherden von jeweils zehn Tieren Gewebeproben der Tonsillen und Blutproben entnommen. Anhand der Blutproben wurde eine Genotypisierung durchgeführt, die neben der Aussage über die Scrapie-Empfänglichkeit des einzelnen Schafes eine Übersicht über die Verbreitung von genetisch resistenten Tieren in Niedersachsen ergab. Insgesamt hatten 41% der hier untersuchten Tiere einen resistenten Genotyp der Klassen G1 bis G2, was für die Durchführbarkeit einer Scrapie-Resistenzzucht positiv zu bewerten ist. Die Durchführung der Tonsillenbiopsie war ohne Einschränkungen, im Feld leicht praktikabel. Von 720 Gewebeproben wurden 462 Proben histologisch auf die Anzahl vorhandener Lymphfollikel untersucht. Bei der histologischen Auswertung der Bioptate enthielten allerdings nur 67% der Proben die für die weitere Untersuchung geforderten drei Follikel. Von den 720 entnommenen Bioptaten von Schafen aus Scrapie-unverdächtigen Betrieben wurden 200 Proben ausgewählt, die von Tieren der Genotypklassen G3 bis G5 stammten. Davon wurden jeweils 100 Proben mit IHC und PET blot auf PrPSc getestet, mit jeweils negativem Ergebnis. Im Gegensatz dazu wurden vier Betriebe (A-D) ausgewählt, aus denen mindestens ein Schaf im Rahmen des Scrapie-Monitorings an der TKBA als Scrapie-positiv entdeckt worden war. In drei dieser Herden (A-C) wurde bei allen Schafen, die den Genotyp des bereits an Scrapie verstorbenen Tieres oder einen höher empfänglichen Genotyp aufwiesen, eine Tonsillenbioptatuntersuchung durchgeführt. In allen drei Herden konnten hierbei weitere, positive Schafe präklinisch entdeckt werden. Dabei entsprach in jeder Herde der Genotyp der präklinisch gefundenen, positiven Tiere dem Genotyp des bereits an Scrapie verendeten Tieres. Im Anschluss an die Bioptatuntersuchungen wurden, mit Ausnahme der positiven Tiere, alle übrigen Schafe der Genotypklassen G3 bis G5 im Rahmen der Tierseuchenbekämpfung getötet. Von den getöteten Tieren wurde jeweils eine Gewebeprobe des Hirnstammes mit einem Schnelltest auf PrPSc untersucht. Außer in Herde C wurden keine weiteren positiven Befunde mittels Schnelltest erhoben. In Herde C wurde in den Bioptaten von vier aus insgesamt 49 Schafen PrPSc nachgewiesen. Als Besonderheit konnten bei den durchgeführten Schnelltests, drei weitere positive Tiere entdeckt werden, bei denen eine vorher durchgeführte Bioptatuntersuchung negativ verlaufen war.                                       Aufgrund der großen Anzahl empfänglicher Schafe in Herde D, konnte nur bei einem Teil der empfänglichen Schafe eine Tonsillenbiopsie durchgeführt werden. In dieser Herde verlief der Nachweis auf PrPSc bei allen Bioptaten negativ. 17 Scrapie-positive Schafe, die im Rahmen dieser Dissertation entdeckt wurden, waren Träger des Genotyps ARQ/ARQ. Dagegen entsprachen zwei Scrapie-positive Tiere dem Genotyp VRQ/ARH und ein Tier dem Genotyp VRQ/ARQ. In einer Herde mit ausschließlich empfänglichen Schafen wurde zum Ausschluss eines Scrapie-Verdachts bei allen Tieren eine Tonsillenbiopsie durchgeführt und das Gewebe auf PrPSc untersucht. Ein Scrapie-Vorkommen in der Herde konnte hierbei aufgrund der großen Anzahl unauswertbarer Proben nicht sicher ausgeschlossen werden. Die Resultate dieser Versuche lassen den Schluss zu, dass eine Entnahme von Tonsillenbioptaten zwar unter Praxisbedingungen gut durchführbar ist, die Gewinnung auswertbaren Probenmaterials allerdings für eine zuverlässige Diagnostik nicht ausreicht. Des weiteren ist ein negativer PrPSc-Nachweis im Bioptat nicht aussagekräftig. Um den Scrapie-Status einer Schafherde zu bestimmen, ist die Untersuchung von Tonsillenbioptaten allein nicht geeignet. Dennoch ist die Bioptatuntersuchung lymphatischer Geweben die derzeit einzige Möglichkeit einer TSE-Diagnose am lebenden Schaf. Da für weitere Forschungszwecke lebende, Scrapie-positive Tiere unverzichtbar sind, sollten in positiven Herden vor der Keulung bevorzugt Tiere mittels Biopsie untersucht werden, die dem Genotyp des gefallenen positiven Tieres entsprechen. Für weitere Studien und im Rahmen der TSE-Bekämpfung bleibt zu berücksichtigen, dass der Genotyp ARQ/ARQ mit einem hohen Scrapie-Risiko behaftet ist.

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Andrzejewski, Maike: Untersuchungen zum Vorkommen von Scrapie-Prion-Protein in Tonsillenbioptaten genetisch hochempfänglicher Schafe in Niedersachsen. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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