Erreger-Wirts-Interaktionen in der Dickdarmschleimhaut von Schweinen mit experimentell induzierter Schweinedysenterie

Schweine mit experimentell induzierter Schweinedysenterie können unter definierten Versuchsbedingungen innerhalb von wenigen Tagen nach der Inokulation mit Brachyspira (B.) hyodysenteriae zunächst schweren Durchfall mit Schleim und Blutbeimengung sowie eine fibrinös diphtheroide Kolitis entwickeln und nach Tagen bis zu mehreren Wochen spontan gesunden. Ziel der Untersuchungen war, die zellulären Vorgänge in der Dickdarmschleimhaut während der akuten Erkrankungsphase zu charakterisieren, um hieraus Einblick in die Erreger-Wirts-Interaktion zu gewinnen. Die Mehrfachfluoreszenzmethode wurde in der vorliegenden Arbeit zur Darstellung der Entzündungs- und Immunzellen in der Kolonschleimhaut des Schweines adaptiert. Mit dieser Methode wurden zunächst Vergleichsdaten zur Menge und Verteilung von Entzündungs- und Immunzellen in der Schleimhaut an vier repräsentativen Lokalisationen entlang des Dickdarms (Zäkum, proximales Kolon, Ansa centralis und Colon descendens) bei klinisch gesunden Schweinen ermittelt. Anschließend wurden die zellulären Reaktionen in der veränderten Dickdarmschleimhaut während der akuten Krankheitsphase der Schweinedysenterie charakterisiert. Mehrfachimmunfluoreszenzmarkierungen wurden etabliert für die Kombinationen von MHCII, CD16 und B. hyodysenteriae, sowie CD4, CD8 und B. hyodysenteriae. Hierdurch konnten Granulozyten, dendritische Zellen, CD4+, CD8+ und CD4+CD8+ T-Lymphozyten unterschieden werden. Makrophagen und IgA+ Plasmazellen wurden jeweils in Kombination mit B. hyodysenteriae markiert. Diese Methode wurde angewendet, da sich beim Schwein viele Zelltypen nur durch die kombinierte Darstellung von Epitopen auf den Zellen eindeutig identifizieren lassen. Die Pixel basierte Auswertung erfolgte mit dem Bildanalyseprogramm ImageJ. Durch einen rechnerischen Vergleich konnten hierbei zufällige Überlagerungen von tatsächlichen Kolokalisationen der Epitope auf den Zellen unterschieden werden. Bei den Kontrolltieren traten nur geringfügige Unterschiede in den Gesamtmengen der jeweiligen Zelltypen zwischen den Dickdarmlokalisationen auf. Es konnten aber signifikant unterschiedliche Verteilungen zwischen basalen und apikalen Schleimhautanteilen in allen vier Dickdarmlokalisationen ermittelt werden: apikal waren signifikant mehr intraepitheliale CD8+ T-Lymphozyten und basal signifikant mehr IgA+ Plasmazellen zu finden. Dies entspricht der differenzierten Verteilung dieser Zellen in Zotten und Krypten im Dünndarm. Weiterhin überwog die Menge an Granulozyten und Makrophagen im basalen Anteil der Schleimhaut des Zäkums, sowie die Menge an CD4+ T-Lymphozyten und CD4+CD8+ T-Lymphozyten im basalen Anteil der Schleimhaut des proximalen Kolons. Dagegen waren im apikalen Schleimhautbereich des Colon descendens mehr Makrophagen, dendritische Zellen, CD4+ T-Lymphozyten und CD4+CD8+ T-Lymphozyten vorhanden. Bei den Schweinen mit experimentell induzierter Schweinedysenterie wurde die Menge und Verteilung der Entzündungs- und Immunzellen gezielt in Schleimhautbereichen mit diphtheroider Kolitis im proximalen Kolon ermittelt. Die zelluläre Reaktion war durch die Zunahme der Granulozyten im apikalen Anteil der Schleimhaut, der am schwersten verändert war, charakterisiert. Die Gesamtmenge der Makrophagen und dendritischen Zellen in der Schleimhaut war geringer und ihre Verteilung hatte sich verändert. Große, teils zerfallene Makrophagen lagen in der nekrotischen Mukosa. Dendritische Zellen fanden sich besonders in der Nähe der Granulozyten und von B. hyodysenteriae. Makrophagen und dendritische Zellen demarkierten die Bereiche mit nekrotischer Schleimhaut. Viele Erreger waren in die nekrotische Schleimhaut invadiert und es waren häufig Überlagerungen des Erregers mit Granulozyten und Makrophagen zu beobachten. Dies spricht für eine Aufnahme der Bakterien oder bakterieller Antigene durch diese Zellen. Die Menge an CD4+ T-Lymphozyten und intraepithelialen CD8+ T-Lymphozyten, den Effektorzellen der T-zellvermittelten Immunantwort, war hochgradig verringert, während Anzahl und Verteilung der IgA+ Plasmazellen und die Markierung der basalen Kryptepithelzellen für IgA unverändert war. Die hier etablierten Methoden und Befunde sollen als Basis für weiterführende Untersuchungen zu Mengen und Verteilungen der Entzündungs- und Immunzellen in der Dickdarmschleimhaut bei Tieren mit experimentell induzierter Schweinedysenterie dienen. Sie können insbesondere vergleichend für die Reaktionen während der Abheilung, auf Inokulation mit unterschiedlich virulenten B.-hyodysenteriae-Stämmen und nach Impfung und Challenge-Infektion genutzt werden.