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Immunological aspects of Isospora suis infections in suckling piglets
Hanna Lucia Worliczek
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Anja Joachim
DOI
10.25365/thesis.10361
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29134.12087.757053-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Isospora suis (Apicomplexa: Coccidea) ist der Erreger der Saugferkelkokzidiose, ei-ner in der Schweineproduktion weltweit verbreiteten parasitären Erkrankung mit hoher Morbidität und entsprechender wirtschaftlicher Bedeutung. I. suis vermehrt sich obligat intrazellulär in Epithelzellen des Dünndarms, die beim Austritt des Erregers zerstört werden. Diese Schädigung der Darmschleimhaut kann starken katarrhalischen Durchfall und in Folge dessen eine stark verminderte Nährstoffaufnahme im Darm bedingen, was zu einem Auseinanderwachsen der Würfe und zu reduzierten Absetzgewichten führt. Die Immunantwort gegen I. suis wurde bisher trotz der wirtschaftlichen Bedeutung der Saugferkelkokzidiose kaum untersucht. Das Ziel dieser Studie war es, die Veränderungen von Lymphozytenpopulationen (T-Zellen, natürliche Killerzellen, B-Zellen) in Blut, Milz, Mesenteriallymphknoten (MLN) und Dünndarmschleimhaut infizierter Tiere im Vergleich zu gesunden Ferkeln zu untersuchen um damit erste grundlegende Erkenntnisse über beteiligte Zellen des Immunsystems zu gewinnen. Diese Fragestellung wurde an experimentell infizierten Saugferkeln mittels Mehrfarben-Durchflusszytometrie und Immunhistochemie untersucht. In Blut, Milz und MLN infizierter Tiere konnte eine signifikant verminderte Frequenz von T Zellen, T-Zellrezeptor-γδ+ (TcR-γδ+) Zellen, regulatorischen T-Zellen und T Helferzellen beobachtet werden. B-Zellen zeigten eine Zunahme in den MLN, natürliche Killerzellen traten in der Milz vermehrt auf. In der Frequenz zytotoxischer T Lymphozyten (CTL) konnte kein Unterschied zu gesunden Tieren festgestellt werden. In Lamina epithelialis und Lamina propria des Jejunums zeigte sich eine signifikante Zunahme von T-Zellen und in der Subpopulation der TcR-γδ T-Zellen.
Weiters sollten ein System zur funktionellen Charakterisierung der Immunantwort etabliert und damit antigenspezifische Lymphozytenpopulationen durch in vitro Restimulierung identifiziert werden. Die Reaktion von Lymphozyten reinfizierter Tiere auf Parasitenantigen wurde in ELISPOT-Assays (Produktion von IFN-γ) und Proliferationsassays untersucht. Eine Isospora-spezifische Produktion von IFN-γ konnte in Lymphozyten aus dem Blut und der Milz nachgewiesen werden. In der Milz wurden die reaktiven Zellen genauer charakterisiert. Für die Produktion von IFN-γ waren ausschließlich T-Zellen, vor allem CD4+ T-Helferzellen und TcR-γδ+ Zellen verantwortlich, nicht aber CTL und natürliche Killerzellen. Eine antigenspezifische Prolifera-tion konnte nur in den MLN nachgewiesen werden. Ein Großteil der reaktiven Zellen waren T-Zellen, wobei hier sowohl T-Helferzellen, TcR-γδ+ Zellen als auch CTL eine deutliche antigenspezifische Proliferation zeigten.
Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass sowohl angeborene als auch adaptive Mechanismen an der primären Immunantwort gegen I. suis beteiligt sind und nach einer Erstinfektion ein immunologisches Gedächtnis ausgebildet wird. Erstmals konnte gezeigt werden, dass eine spezifische zelluläre Immunantwort (Recall response) gegen I. suis stattfindet, in die unterschiedliche T-Zellsubpopulationen involviert sind.
Abstract
(Englisch)
Isospora suis (Apicomplexa: Coccidea) is the causative agent of neonatal porcine coccidiosis, a common parasitic infection of suckling piglets worldwide. I. suis replicates inside the epithelium of the small intestine and destroys the host cell during this process, leading to a sloughing of the epithelial lining. This results in heavy non-haemorrhagic diarrhoea and a reduced capacity of nutrient absorption by the mucosa, and therefore to reduced and uneven weaning weights of the piglets. Thus, neonatal porcine coccidiosis is of considerable economic importance for pig production. Nevertheless, only very few data are available on the immune response to I. suis. The aim of this study was the characterisation of lymphocyte populations (T-cells and their subsets, natural killer cells, and B-cells) in blood, spleen, mesenteric lymph nodes (MLN) and the jejunal mucosa of infected piglets in comparison to healthy animals. First fundamental data about the involved cells of the immune system were obtained using a model of experimental infection of suckling piglets, multicolour flow cytometry of lymphocytes and immunohistochemistry of the gut mucosa. A significantly reduced frequency of T-cells, T-cell receptor-γδ+ (TcR-γδ+) cells, regulatory T cells and T-helper cells could be detected in blood, spleen and MLN of infected animals. B-cells showed an increase in the MLN, natural killer cells in the spleen. For cytotoxic T-lymphocytes (CTL) no difference could be detected between infected animals and controls. In the gut of infected piglets a strong and significant increase of T-cells, mainly caused by TcR- γδ+ cells, was observed.
Furthermore, an experimental system for the functional characterisation of the immune response was established to identify antigen specific lymphocyte populations by in vitro restimulation. For this purpose ELISPOT-assays for the detection of IFN-γ production and proliferation assays were used as readout systems. Lymphocytes from blood and spleen showed an antigen-specific production of IFN-γ. This reaction was T cell dependent; CD4+ T-helper cells and TcR-γδ+ cells but not CTL and natural killer cells were involved in this response. An antigen-specific proliferation was exclusively detected in lymphocytes from the MLN. The majority of reactive cells were T cells, namely T-helper cells, TcR- γδ+ cells and CTL.
These results indicate an involvement of innate and adaptive mechanisms in the primary immune response to I. suis and the development of an immunological memory to the parasite. Moreover it was shown for the first time that T cells react specifically to I. suis in terms of an in vitro recall response.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Isospora suis pig immunology neonatal porcine coccidiosis parasitology
Schlagwörter
(Deutsch)
Isospora suis Schwein Immunologie Saugferkelkokzidiose Parasitologie
Autor*innen
Hanna Lucia Worliczek
Haupttitel (Englisch)
Immunological aspects of Isospora suis infections in suckling piglets
Paralleltitel (Deutsch)
Immunologie von Isospora suis-Infektionen bei Saugferkeln
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
90 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Carlos Hermosilla ,
Ursula Wiedermann-Schmidt
AC Nummer
AC08257452
Utheses ID
9359
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |