Auswirkung von oral verabreichtem Escherichia coli Nissle 1917 auf das Darm-assoziierte Immunsystem des Schweins

Duncker, Swantje

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Auswirkung von oral verabreichtem Escherichia coli Nissle 1917 auf das Darm-assoziierte Immunsystem des Schweins

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Über die Wirkmechanismen des probiotischen, gram-negativen E. coli Bakterium Nissle 1917 (EcN) beim Schwein ist bisher wenig bekannt. Hier werden deshalb die Wirkung von EcN auf die Immunzellverteilung und mRNA-Expression von Zytokinen und antimikrobiellen Peptiden in der Darmmukosa gesunder Schweine und die Auswirkung von EcN im einem ETEC-Infektionsmodell untersucht. Es wurden 15 junge Schweine über drei Wochen mit 109 KBE/d, 1011 KBE/d oder Placebo gefüttert. An Gewebeproben verschiedener Darmabschnitten wurden histologische (Granulozyten und Mastzellen) und immunhistologisch (CD4, CD8, CD25 und IgA) die Anzahl und Verteilung von Immunzellen untersucht. Mit RT-PCR erfolgte die Bestimmung der mRNA-Expression verschiedener Zytokine (IFN-?, TNF-?, TGF-?, IL-4 und IL-10) sowie antimikrobieller Peptide (Prepro-Defensin ?1, Protegrine, PR-39 und NK-Lysin). Außerdem wurden Absetzferkeln nach zehntägiger EcN-Gabe (1010 KBE/d) mit Escherichia coli „Abbotstown“ (EcA) infiziert. Beurteilt wurden Krankheitsverlaufs, mikrobiologische Kotuntersuchungen und luminaler intestinale sowie Serum-IgA-Gehalt. Die EcN-Fütterung veränderte weder die Zahl noch die Verteilung von Granulozyten, Mastzellen, CD4+, CD25+ und IgA- Plasmazellen. Die Zahl CD8+ Zellen war im Colon ascendens der hochdosiert gefütterten EcN-Gruppe signifikant höher als bei Kontrolltieren. Die mRNA-Expression von IL-4 war bei hochdosiert EcN-gefütterten Schweinen erhöht. Bei den anderen Zytokinen und antimikrobiellen Peptiden wurde keine Veränderung festgestellt. Im Infektionsmodell vermag eine zehntägige Prophylaxe mit EcN die Tiere zum Zeitpunkt des Absetzens vor einer EcA-induzierten Diarrhöe zu schützen, ohne jedoch die luminale intestinale IgA-Konzentration zu beeinflussen. Die Wirkung von EcN, scheint nicht nur auf einer Verdrängung pathogener Keime zu beruhen. Die Erhöhung der Zahl CD8+ Zellen im Colon ascendens gesunder Schweine und von IL-4 mRNA im Duodenum legt nahe, dass ein Informationsaustausch zwischen Darmmukosa und dem probiotischen Keim erfolgt, der zusätzlich die Abwehrmechanismen des Wirtes aktiviert.

The mechanisms used by the probiotic strain E. coli Nissle 1917 (EcN) to achieve beneficial effects have not yet been elucidated. Here, we investigated the effects of EcN on the distribution of immune cells, the cytokine expression and the expression of antimicrobial peptides in the intestinal mucosa. Furthermore, the influence of EcN on an ETEC-infection model in piglets was to be defined. Firstly, fifteen young pigs were either fed with 109 CFU EcN/d, 1011 CFU EcN/d or placebo for three weeks. Investigations of immune cell distribution in the intestinal mucosa were performed by histology (granulocytes and mast cells) and immunohistochemistry (CD4, CD8, CD25 and IgA) of tissue specimen, and the mRNA expression of cytokines (IFN-?, TNF-?, TGF-?, IL-4 and IL-10) and antimicrobial peptides (prepro-defensine ?1, protegrine, PR-39 and NK-lysin) were analyzed by RT-PCR. Secondly piglet were infected with E. coli “Abbotstown” (EcA) following application of 1010 CFU EcN/d for ten days. The clinical symptoms, feces microbiology and serum- and intestinal luminal IgA concentration were investigated. No changes were associated with granulocytes, mast cells, CD4+, CD25+ and IgA plasma cells following EcN treatment. The number of CD8+ of the ascending colon was significantly higher in pigs fed high doses EcN. The IL-4 mRNA-expression was increased in the duodenum of high doses EcN-fed animals, whereas no changes were detected in the other investigated cytokines and antimicrobial peptides. In response to ten days prophylactic administration of EcN the incidence of diarrhea in EcA infected piglets decreased without any changes in the luminal intestinal IgA-concentration. From the present study it may be concluded that the effects of EcN are not limited to the displacement of pathogenic microorganisms in the intestine The increase of CD8+ cells in the ascending colon of healthy pigs and of Il-4 mRNA also suggests an influence of EcN on immune system of the host.