Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Veränderungen der Anzahl und Verteilung von Plasmazellen und Lymphozytensubpopulationen in der Darmschleimhaut des Schweines nach Applikation von Probiotika

Briel, Claudia

The objective of this study was to determine how the probiotics, Saccharomyces boulardii (S.b.) and Bacillus cereus varietas toyoi (B.c.), influence the number composition of lymphocyte subpopulations and plasma cells in the intestinal mucosa of clinically healthy pigs. Fifteen clinically healthy hybrid pigs were included in this study. Five pigs each received in addition to their fattening ratio 1 g of lyophilized S.b. (Perenterol®) per animal and day or 2 g spores of B.c. (Toyocerin®) per kg feed. Five pigs served as controls and were fed the standard fattening ratio without additions. The animals received the probiotics daily until they had reached their maximal effect. This time span was one week for S.b., as determined in preceding experiments and three weeks for B.c. as indicated by the manufacturer. At the end of the feeding period, animals were slaughtered. Representative tissue samples were collected from duodenum, proximal and mid jejunum, ileum, cecum and proximal colon and snap frozen. IgA+plasma cells, CD6+-, CD4+-, CD8+- and gd-T lymphocytes were labelled in consecutive cryostat sections by the respective monoclonal antibodies (mab 27.9.1, mab a38b2, mab 74-12-4, mab 11-295-33, mab 86D, mab Mac320) using either the alkaline phosphatase anti alkaline phosphatase method or the streptavidin biotin method. In addition IgM+B-lymphocytes (mab 28.4.1) were labelled in the ileal Peyer´s patch. The number and distribution of labelled cells were evaluated using a semi automatic image analysis system. The Wilcoxon-Two-Sample test was used for statistical comparisons. The distribution of plasma cells and T lymphocyte subpopulations in the intestinal mucosa was as reported by other authors. A tendency of increase was seen in the IgA+ plasma cells in the crypt and villus region of the small intestine and a tendency of decrease in the large intestine after application of either S.b. or B.c. This change was more pronounced in pigs which had received S.b. and was significant in the villi of the duodenum in this group. An increased number of CD6+ T-lymphocytes, which represent the ab-T-lymphocytes, was found in the jejunum especially in the villus compartment after application of S.b. and B.c. This increase was more pronounced in the pigs which had received B.c.; it was significant in this group in the villi of the mid jejunum. The number of CD4+T-lymphocytes was mildly increased in the jejunum and decreased in the large intestine after application of S.b. as well as of B.c. The increase in the villus compartment of the mid jejunum was significant in both probiotics. The changes in the number of CD8+T-lymphocytes in the epithelium after feeding of the probiotics were less pronounced than those of the other lymphocyte subpopulations. There was a tendency of increase of CD8+T-lymphocytes in the epithelium of the mid jejunum and proximal colon after application of S.b. as well as of B.c. Increased numbers of gd-T-lymphocytes were found in all sites of the intestine after application of both probiotics. 86D+gd-T-lymphocytes were significantly increased in the proximal jejunum and proximal colon of pigs treated with S.b. After treatment with either S.b. or B.c., the size of the lymphoid follicles in the ileal Peyer’s patch was mildly increased and the B lymphocytes within the lymphoid follicles were less densely packed. After application of S.b. or B.c., changes in cell numbers had a comparable pattern, but different degree. S.b. induced a more pronounced increase of IgA+plasma cells and gd-T-lymphocytes, B.c. a more pronounced increase of CD6+-, CD4+- and CD8+T-lymphocytes. The effects were very different in small versus large intestinal mucosa. These findings indicate that application of probiotics changes the numbers of T-lymphocyte subpopulations and plasma cells even in healthy animals and thus influences the intestinal immune system.  

Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, welchen Einfluss die Probiotika, Saccharomyces boulardii (S.b.) und Bacillus cereus varietas toyoi (B.c.), auf die Zusammensetzung der Lymphozytensubpopulationen und der Plasmazellen in der Darmschleimhaut klinisch gesunder Schweine haben. In die Untersuchung wurden 15 klinisch gesunde Hybridschweine einbezogen. Jeweils 5 Schweine erhielten zusätzlich zum Mastfutter 1 g eines Lyophilisats der Hefe S.b (Perenterol®) pro Tier und Tag oder 2 g B.c. in Sporenform (Toyocerin®) pro kg Futter. Fünf Schweine dienten als Kontrollen und wurden nur mit Mastfutter gefüttert. Die Probiotika wurden täglich verabreicht bis sie ihre maximale Wirkung erreicht hatten. Die Zeitspanne betrug eine Woche bei S.b., wie aus vorangegangenen Untersuchungen bekannt war, und 3 Wochen bei B.c. laut Angaben des Herstellers. Nach Abschluss der Fütterungsphase wurden die Tiere getötet. Repräsentative Gewebeproben wurden aus Duodenum, proximalem und mittlerem Jejunum, Ileum, Caecum und proximalem Colon entnommen und schockgefroren. In konsekutiven Kryostatschnitten wurden IgA+Plasmazellen, CD6+-, CD4+-, CD8+-und gd-T-Lymphozyten mit den entsprechenden monoklonalen Antikörpern (mAk 27.9.1, mAk a38b2, mAk 74-12-4, mAk 11-295-33, mAk 86D, mAk Mac320) mit der Alkalische-Phosphatase-Anti-Alkalische-Phosphatase-Methode bzw. mit der Streptavidin-Biotin-Methode dargestellt. Im Bereich der Peyerschen Platte des Ileums wurden zusätzlich die IgM+B-Lymphozyten (mAk 28.4.1) markiert. Verteilung und Anzahl der markierten Zellen wurde mittels eines halbautomatischen computergestützten Bildanalysesystems erfasst und mit dem Wilkoxon-Two-Sample-Test statistisch ausgewertet. Die Verteilung der Plasmazellen und T-Lymphozytensubpopulationen in der Darmschleimhaut der Kontrolltiere entsprach den Untersuchungsergebnissen anderer Autoren. Sowohl nach Gabe von S.b., als auch B.c. kam es zu einer tendenziellen Zunahme der IgA+Plasmazellen im Krypt- und Zottenbereich des Dünndarms und einer tendenziellen Abnahme im Dickdarm. Diese Veränderungen waren bei den Tieren, die S.b. erhalten hatten, ausgeprägter und in den Zotten des Duodenums signifikant. Bei den CD6+T-Lymphozyten, durch die abT-Lymphozyten erfasst werden, war eine tendenzielle - Zunahme im Jejunum, insbesondere im Zottenbereich nach Applikation von S.b. und B.c. zu beobachten. Diese war nach Gabe von B.c. ausgeprägter und im Zottenbereich des mittleren Jejunums signifikant. Die Zahl der CD4+T-Lymphozyten war nach Gabe von S.b. und B.c. im Jejunum tendenziell erhöht und im Dickdarm erniedrigt. Die Zunahme im Zottenbereich des mittleren Jejunums war bei beiden Probiotika signifikant. Die Veränderung in der Anzahl der CD8+T-Lymphozyten im Epithel war nach Gabe der Probiotika im Vergleich zu den anderen Lymphozytensubpopulationen am geringsten. Tendenziell war sowohl nach Gabe von S.b. als auch B.c. eine Zunahme der CD8+T-Lymphozyten im Epithel des mittleren Jejunums und proximalen Kolons zu beobachten. Nach Gabe beider Probiotika waren in allen Darmlokalisationen mehr gd-T-Lymphozyten zu finden. Im proximalen Jejunum und proximalen Kolon war die Anzahl der 86D+gd-T-Lymphozyten nach Gabe von S.b. signifikant erhöht. Das Ausmessen der Lymphfollikel in der ilealen Peyerschen Platte ergab eine geringgradige, nicht signifikante Zunahme der Follikelfläche und eine weniger dichte Lagerung der B-Lymphozyten in den Lymphfollikeln in den beiden Gruppen, die S.b. oder B.c. erhalten hatten. Die Änderungen der Zellzahlen waren bei S.b. und B.c. gleichsinnig, jedoch unterschiedlich stark ausgeprägt. Nach Gabe von S.b. kam es zu einer deutlicheren Zunahme der IgA+Plasmazellen und der gd-T-Lymphozyten, nach Gabe von B.c. war die Zunahme der CD6+-, der CD4+- und der CD8+T-Lymphozyten besonders ausgeprägt. Dünn- und Dickdarmschleimhaut wurden sehr unterschiedlich beeinflusst. Durch diese Ergebnisse wird deutlich, dass es auch bei gesunden Tieren zu Veränderungen der Anzahl der T-Lymphozytensubpopulationen und der Plasmazellen durch die Gabe von Probiotika kommt und damit zu einer Beeinflussung des Darmschleimhautimmunsystems.  

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Briel, Claudia: Veränderungen der Anzahl und Verteilung von Plasmazellen und Lymphozytensubpopulationen in der Darmschleimhaut des Schweines nach Applikation von Probiotika. Hannover 2002. Tierärztliche Hochschule.

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