Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Induktion relevanter Immunmechanismen in bovinen Eutergewebspräzisionsschnitten

Die Mastitis ist eine der wirtschaftlich bedeutendsten Erkrankungen des Rindes. Mastitiden entstehen meist nach intramammären, bakteriellen Infektionen. Ursächlich für einen schwerwiegenden Verlauf sind häufig gramnegative Bakterien, darunter Escherichia coli. Diese setzen im Rahmen ihrer Zellteilung und auch im Verlauf ihrer Lyse Lipopolysaccharid (LPS) frei, welches den Krankheitsverlauf elementar beeinflusst. LPS allein ist in der Lage, in vivo und in vitro eine lokale Entzündungsreaktion von Eutergewebe oder Euterepithelzellen auszulösen. Untersuchungen bezüglich der Immunreaktion im Rahmen einer Mastitis finden häufig unter hohen Kosten in vivo statt, da die Reaktion des Gesamtorganismus von Bedeutung ist. Neben der Primärkultur von Euterepithelzellen und der Verwendung einer immortalisierten Epithelzelllinie (MAC‑T) gibt es in neuerer Zeit vermehrt Bestrebungen um Ex‑vivo‑Modelle, wie Explant‑Kulturen und Gewebepräzisionsschnitte. Diese bieten den Vorteil einer gewebetypischen Zellzusammensetzung, unter Vermeidung von Tierversuchen. In der vorliegenden Arbeit wurden Eutergewebspräzisionsschnitte (precision cut bovine udder slices) über 24 Stunden mit 10 und 100 ng/ml hochreinem LPS aus E. coli O111:B4 stimuliert. Die LPS‑Stimulation hatte einen signifikanten, negativen Einfluss auf die Vitalität der Schnitte. Eine Basissekretion von IL‑1b, IL‑6 und CXCL8 wurde nicht nachgewiesen. Die LPS‑Stimulation führte zu einer signifikanten Sekretion von IL‑1b , IL‑6 und CXCL8. Eine TNF‑a‑Sekretion wurde unabhängig von der LPS‑Stimulation nicht nachgewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass PCBUS auf eine LPS‑Stimulation mit der Sekretion proinflammatorischer und chemotaktischer Mediatoren reagieren können. Zusammen mit der modulatorischen Potenz der PCBUS-Überstände für die ROS‑Bildung boviner neutrophiler Granulozyten konnte gezeigt werden, dass das PCBUS-sezernierte Mediatorspektrum in der Lage ist, die Funktionalität in das Euter immigrierender boPMN zu beeinflussen. Das PCBUS‑in-vitro-Modell kombiniert eine gute Reproduzierbarkeit mit der gewebetypischen Zellzusammensetzung der bovinen Milchdrüse und bietet somit Vorteile gegenüber der Kultur einzelner Zellarten. Auf diese Weise können Untersuchungen im Kontext des 3R‑Konzept an bovinem Eutergewebe von Schlachttieren durchgeführt werden.

Mastitis is one of the most economically significant diseases of cattle. Mastitis usually develops following intramammary bacterial infections. The cause of a severe clinical course are often gram-negative bacteria, including Escherichia coli. These bacteria release lipopolysaccharide (LPS) during cell division and lysis, which has a crucial influence on the course of the disease. LPS alone is capable of triggering a local inflammatory reaction of udder tissue or udder epithelial cells in vivo and in vitro. Studies concerning the immune response in the context of mastitis often take place at high cost in vivo, as the response of the whole organism is of importance. In addition to the primary culture of udder epithelial cells and the use of an immortalised epithelial cell line (MAC T), there have recently been increasing efforts to use ex vivo models, such as explant cultures and tissue precision sections. These offer the advantage of tissue-typical cell composition, while avoiding animal experiments. In the present study, precision cut bovine udder slices were stimulated for 24 hours with 10 and 100 ng/ml of highly purified LPS from E. coli O111:B4. LPS stimulation had a significant negative effect on the viability of the slices. Basal secretion of IL-1b, IL-6 and CXCL8 was not detected. LPS stimulation resulted in significant secretion of IL-1b, IL-6 and CXCL8. TNF-a secretion was not detected independently of LPS stimulation. It has been shown that PCBUS can respond to LPS stimulation with the secretion of proinflammatory and chemotactic mediators. Together with the modulatory potency of PCBUS supernatants for ROS formation in bovine neutrophil granulocytes, it was shown that the PCBUS-secreted mediator spectrum is able to influence the functionality of udder-immigrating bovine PMN. The PCBUS in vitro model combines good reproducibility with the tissue-typical cell composition of the bovine mammary gland and thus offers advantages over the culture of individual cell types. In this way, studies in the context of the 3R concept can be carried out on bovine udder tissue from carcasses.

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