Isolation und Charakterisierung Paenibacillus larvae-spezifischer Bakteriophagen aus Futterkranzproben von Apis mellifera
Die Honigbiene (Apis mellifera) ist durch ihre Bestäubertätigkeit eines der für den Menschen
wichtigsten Nutztiere. Die Krankheitsprophylaxe und Behandlung von Bienenkrankheiten
hat dementsprechend einen sehr hohen Stellenwert für das Ökosystem. Besonders
verheerend ist in diesem Zusammenhang die Amerikanische Faulbrut (AFB), ausgelöst
durch Paenibacillus larvae. Sie stellt eine große internationale Gefahr für die
Gesunderhaltung von Honigbienenvölkern dar. Die AFB zählt zu den anzeigepflichtigen
Tierseuchen und sorgt weltweit für große wirtschaftliche und ökologische Schäden. Zur
Sanierung betroffener Bienenvölker kommen nur wenige Methoden in Frage, da der Einsatz
von Antibiotika in der Europäischen Union untersagt ist. Das Ziel dieser Arbeit war es daher,
das Phagobiom der Honigbiene hinsichtlich P. larvae-spezifischer Bakteriophagen zu
erforschen, deren Wirtsspektrum zu untersuchen und sie zu charakterisieren, um den
Grundstein für die Entwicklung einer Bakteriophagentherapie gegen die AFB zu legen. Ein
besonderes Augenmerk galt hierbei den Lebensbedingungen und der Überlebensstrategie
der Bakteriophagen im Zusammenhang mit der jahreszeitlichen Entwicklung von
Bienenvölkern. Um die potentiellen Phagen aus den Völkern zu gewinnen, wurden
sporenbelastete und sporenfreie Futterkranzproben (FKP) auf lytische und lysogene
Bakteriophagen hin untersucht. Das Ergebnis dieser Analysen waren 22 lysogene Phagen,
die aus den FKP isoliert werden konnten. Aus Tests bezüglich der Wirtsspezifität der Isolate
ging hervor, dass die bei klinischen Ausbrüchen der AFB ursächlichen P. larvae-Genotypen
ERIC I und II gegen alle isolierten Bakteriophagen sensitiv waren. Eines der Phagenisolate
wurde auf die Stabilität in einer Honig-ähnlichen Matrix untersucht und blieb zwischen 14
und 21 Tage stabil. Was bedeutet, dass lytische Phagen in den FKP vermutlich nicht intakt
bleiben und ausschließlich in der P. larvae-Endospore integriert in den betroffenen Völkern
vorliegen. Für eine potentielle Phagentherapie ist ein möglichst weites Spektrum an
Bakteriophagentypen nötig. Daher wurde eine Transmissionselektronenmikroskopie
vorgenommen. Hierbei konnten drei unterschiedliche Morphotypen identifiziert werden, die
zu einer Erweiterung des therapeutischen Wirkspektrums einer Phagentherapie beitragen
könnten. Nach dem jetzigen Wissensstand ist eine Anwendung von P. larvae-spezifischen
Bakteriophagen gegen die AFB nicht ausgeschlossen, jedoch erfordert diese zunächst
weitergehende Untersuchungen und Versuche am Tiermodell.
The honey bee (Apis mellifera) is one of the most important farm animals for humans due
to its pollinating activity. Disease prophylaxis and treatment of bee diseases is therefore very
important for the ecosystem. The American foulbrood (AFB), caused by Paenibacillus larvae,
is particularly devastating in this context. It poses a major international threat to the health
of honey bee colonies. The AFB is one of the notifiable animal diseases and causes great
economic and ecological damage worldwide. Only a few methods are available for the
remediation of affected bee colonies, as the use of antibiotics is prohibited in the European
Union. The aim of this work was therefore to investigate the phagobiome of honeybees with
regard to P. larvae-specific bacteriophages, to study their host spectrum and to characterise
them in order to lay the foundation for the development of bacteriophage therapy against
AFB. Particular attention was paid to the living conditions and survival strategy of
bacteriophages in connection with the seasonal development of bee colonies. In order to
obtain the potential phages from the colonies, spore-loaded and spore-free honey comb
samples (FKP) were examined for lytic and lysogenic bacteriophages. The result of these
analyses were 22 lysogenic phages, which could be isolated from the FKP. Tests on host
specificity of the isolates showed that the P. larvae genotypes ERIC I and II, causative for
clinical outbreaks of AFB, were sensitive to all isolated bacteriophages. One of the phage
isolates was tested for stability in a honey-like matrix and remained stable between 14 and
21 days. This means that lytic phages in the FKP are not expected to remain intact and are
exclusively present in the P. larvae endospore integrated in the affected colonies. For a
potential phage therapy a broad spectrum of bacteriophage types is necessary. Therefore a
transmission electron microscopy was performed. Three different morphotypes were
identified, which could contribute to an extension of the therapeutic spectrum of phage
therapy. According to the current state of knowledge, the use of P. larvae-specific
bacteriophages against AFB cannot be ruled out, but this initially requires further
investigations and experiments on animal models.
Preview
Cite
Access Statistic
Rights
Use and reproduction:
