Untersuchungen zum Einfluss intestinaler Faktoren auf die Kolonisation von Campylobacter spp. beim Schwein

Die Campylobacteriose zählt zu einer der bedeutendsten durch Lebensmittel übertragenen Zoonosen. Erkrankungen treten in erster Linie beim Menschen auf, obwohl der Erreger bei lebensmittelliefernden Tieren weit verbreitet ist. Die Mehrzahl der Humaninfektionen werden von C. jejuni (~ 73 %) und C. coli (~ 10 %) hervorgerufen. Die Infektion mit C. jejuni erfolgt hauptsächlich über kontaminiertes Geflügelfleisch, während eine Übertragung von C. coli über Schweinefleisch aufgrund der hohen Prävalenz des Erregers in Schweinebeständen vermutet werden kann. Beide Spezies können jedoch sowohl aus dem Geflügel als auch aus Schweinen isoliert werden. Das Ziel der Arbeit war es, die Wachstumsanforderungen von zwei MLST-typisierten Campylobacter-Stämmen unterschiedlicher Spezies anhand der Substratverwertung (in vitro) zu bestimmen. Darauf aufbauend wurde mit Hilfe eines Tiermodells ein Zusammenhang zwischen der Besiedlung und den verfügbaren Substraten in verschiedenen Darmabschnitten des Schweins untersucht. Gleichzeitig wurden die Auswirkungen der Infektion auf transepitheliale Transportprozesse im Jejunum und Caecum sowie auf pathohistologische Veränderungen der Darmschleimhaut betrachtet. Um eine Infektion der Schweine mit Campylobacter-Feldstämmen für die Entwicklung des Tiermodells auszuschließen, musste die Gewinnung der Ferkel durch Schnittentbindung erfolgen, da aufgrund der hohen Verbreitung insbesondere von C. coli in den Schweinebeständen bei einer natürlichen Geburt die Infektion der Ferkel über den kontaminierten Geburtskanal der Sau zu erwarten war. Die Aufzucht erfolgte unter Einhaltung eines hohen Hygienestandards. Die Infektion mit C. coli ST5777 und C. jejuni ST122 erfolgte im Alter von 7-8 Wochen als Mono- bzw. Co-Infektion. Bei der vier Wochen später durchgeführten Sektion konnten beide Stämme aus dem Jejunum, Ileum, Zäkum und Colon isoliert werden. Ein Nachweis der Infektionsstämme aus weiteren Organen (Leber, Milz und Lymphknoten) gelang nicht. Dies lässt vermuten, dass die Stämme die Darmbarriere nicht überwunden haben, obwohl die Integrität des Zäkums infolge der Infektion mit C. jejuni Störungen aufwies, die sich durch eine Veränderung der transepithelialen Ionentransportprozesse des Zäkums mit Hilfe der Ussing-Kammer-Methode aufzeigen ließen. Histopathologisch konnten jedoch keine Veränderungen des Darmepithels dargestellt werden. Die Mikrobiomanalyse des Inhalts der verschiedenen Darmabschnitte ergab einen sehr geringen Anteil von Campylobacterales am Gesamtmikrobiom (im Durchschnitt weniger als 0,5 %), so dass ein Einfluss der Infektionsstämme durch ihren Stoffwechsel auf das Metabolom als ebenfalls realtiv gering beurteilt wurde. Der Vergleich der Ergebnisse der Metabolomuntersuchung mit denen der in vitro Untersuchung des Substratbedarfes ließ vermuten, dass C. coli durch die Verstoffwechslung sämtlicher der untersuchten Substrate einen Kolonisationsvorteil im Darm gegenüber C. jejuni, der lediglich Serin zum Wachstum nutzte, haben müsste. Jedoch unterschied sich die Anzahl der koloniebildenden Einheiten der beiden Stämme in den verschiedenen Darmabschnitten nicht. Der Einsatz von Schweinen im Infektionsmodell zur Erforschung des Kolonisationsverhaltens von Campylobacter spp. stellte sich in der vorliegenden Studie als geeignet dar. Dabei ist die Gewinnung der Tiere per Kaiserschnitt und die mutterlose Aufzucht unter hohen Hygienestandards Voraussetzung. Mit Hilfe der Ussing-Kammer-Methode konnte gezeigt werden, dass sich eine Infektion mit C. jejuni im Gegensatz zu C. coli negativ auf die Integrität des Zäkumepithels auswirkt und mit einer erhöhten Wasserausscheidung einhergeht. Diese Erkenntnis können in Zusammenhang mit Metabolom- und Mikrobiomergebnissen einen grundsätzlichen Ansatz für weitere Forschung bieten, um die Unterschiede des Vorkommens der Erreger beim Menschen zu erklären. Einen Zusammenhang zwischen Metabolom und Kolonisationslokalisation der Infektionsstämme konnte anhand der vorliegenden Ergebnisse nicht gezogen werden. Für die Praxis in konventionellen Schweinehaltungen bedeuten die Ergebnisse, dass Campylobacter spp. nicht als Erreger von klinischen Erkrankungen infrage kommt, allerdings C. jejuni eventuell einen subklinischen Effekt auf die Mastleistung der Schweine haben könnte. Weitere Forschungen, besonders zum Verbrauch weiterer Metaboliten und zum Einfluss der Infektionsstämme auf die Tight junctions der Darmschleimhaut, können aufbauend auf den vorliegenden Ergebnissen zum Verständnis der Unterschiede in Kolonisation und Pathogenität von C. coli und C. jejuni beitragen.