Vergleichende Analyse der Multilokus-Sequenztypen und der Hämolysingene stark und schwach hämolysierender Brachyspira spp.unter Berücksichtigung ihrer hämolytischen und/oder zytotoxischen Aktivität

Abstract

Brachyspira (B.) hyodysenteriae und andere stark hämolysierende Brachyspira spp., wie B. suanatina und B. hampsonii, verursachen die Schweinedysenterie (SD), eine mukohämorrha- gische Diarrhoe bei Mastschweinen, die von enormer wirtschaftlicher Bedeutung ist. Der Phä- notyp der starken Hämolyse dieser Brachyspira spp. scheint hierbei von entscheidender pathogenetischer Bedeutung zu sein. Vier Hämolysingene (tlyA, tlyB, tlyC, and hlyA) sowie vier putative Hämolysingene (BHWA1_RS02195, BHWA1_RS02885, BHWA1_RS04705, BHWA1_RS09085) sind derzeit bekannt. Inwieweit die einzelnen Gene den stark hämolysie- renden Phänotyp bedingen, ist jedoch nicht geklärt. Auch Untersuchungen zur Diversität von B. hyodysenteriae, insbesondere von Isolaten aus Deutschland, liegen nicht in einem Umfang vor, der eine phylogenetische Einordnung in den Kontext internationaler Stämme erlauben würde.Die Daten der vorliegenden Arbeit zeigen, dass B. hyodysenteriae nach bisherigem Kenntnis- stand eine schwach klonale Spezies darstellt. Die regionale Häufung bestimmter klonaler Li- nien bzw. das ausnahmslose Vorkommen einzelner Genotypen in bestimmten Ländern und Kontinenten erlaubt erste Rückschlüsse auf den Einfluss des Tierhandels auf die epidemiolo- gische Verbreitung von B. hyodysenteriae. Es konnten Hinweise gefunden werden, dass TlyA, TlyC und/oder BHWA1_RS04705 eine wichtige Rolle bei der Ausbildung der starken Hämo- lyse bei B. hyodysenteriae einnehmen, während TlyB und HlyA vermutlich die schwache Hä- molyse verursachen. Auch phänotypisch konnten Kriterien gefunden werden, um die Hämolysine der unterschiedlich stark hämolysierenden Spezies voneinander abzugrenzen. Der gelegentliche Nachweis Hämolysin-inhibierender Antikörper nach experimenteller Infek- tion bzw. Vakzination von Schweinen und/oder Kaninchen bestätigte die Antigenität der Hä- molysine, jedoch müssen weitere Untersuchungen den Anteil einzelner Hämolysine an dieser Eigenschaft klären. Brachyspira (B.) hyodysenteriae and other strongly hemolytic Brachyspira spp., such as B. suanatina and B. hampsonii, cause swine dysentery (SD), a muco-hemorrhagic diarrhea of significant economic importance in fattening pigs. The phenotype of the strong hemolysis of these Brachyspira spp. seems to be crucial for the pathogenesis of SD. Currently, four hemo- lysin genes (tlyA, tlyB, tlyC, and hlyA) and four putative hemolysin genes (BHWA1_RS02195, BHWA1_RS02885, BHWA1_RS04705, BHWA1_RS09085) are known. How individual genes determine the strong hemolytic phenotype, however, has not been clarified. Also, studies on the diversity of B. hyodysenteriae, especially of isolates from Germany, are not available to a level that would allow for a phylogenetic classification of strains in an international context.The data of the present study show that, according to current knowledge, B. hyodysenteriae is a weakly clonal species. Regional accumulation of certain clonal complexes or the exclusive occurrence of individual genotypes in certain countries and continents allows for initial conclu- sions with regard to the impact of animal trade on the epidemiological distribution of B. hyodys- enteriae strains. Furthermore, evidence was found for TlyA, TlyC and/or BHWA1_RS04705 playing an important role in the development of strong hemolysis in B. hyodysenteriae, while TlyB and HlyA may cause weak hemolysis. Phenotypic criteria could also be identified to dis- tinguish the hemolysins of different hemolytic species. The occasional detection of hemolysin- inhibiting antibodies after experimental infection or vaccination of pigs and/or rabbits confirmed the antigenicity of the hemolysins. The role of each individual hemolysin in this respect, how- ever, must be clarified in further studies.