Immunologische und parasitologische Untersuchungen zur natürlichen Krankheitsresistenz gegenüber Sarcocystis miescheriana beim Schwein

Abstract

Europäische Pietrain-Schweine (PE) sind genetisch bedingt signifikant empfänglicher für den protozoischen Erreger Sarcocystis miescheriana als das Chinesische Meishan-Schwein (ME). Die genetischen Grundlagen sind allerdings erst in Ansätzen verstanden. Um Daten für weitere genetische Analysen zu liefern, wurden in der vorliegenden Studie bei reinrassigen Tieren beider Rassen und Kreuzungstieren der F2-Generation (F2) klinische und immunologische Parameter in ihren infektionsbedingten Veränderungen bestimmt. Zu diesem Zweck wurden 8 PE, 7 ME und 43 F2-Kreuzungstiere mit je 50.000 Sporozoiten von S. miescheriana infiziert. 4 PE, 3 ME und 4 F2-Tiere dienten als nicht infizierte Kontrollen. Bei der Sektion 70 Tage p. i. enthielten die PE erwartungsgemäß signifikant (> 10³ fach) mehr Bradyzoiten in der Muskulatur als ME. F2-Tiere wiesen im Durchschnitt intermediäre Werte auf. Im Verlauf der Infektion zeigten alle infizierten Tiere am 13. und 14. Tag p. i. eine signifikant erhöhte Körpertemperatur auf. Ein zweiter Fieberschub 42 Tage p. i. zeigte sich bei den PE, nicht jedoch bei den ME. Bei F2-Tieren war die Körpertemperatur zu diesem Zeitpunkt sehr variabel. Parasitenspezifische IgG1-Antikörper entwickelten sich bei ME langsam und moderat zwischen 14 und 28 Tagen p. i., danach waren die Spiegel in etwa gleichbleibend. Bei PE und F2-Tieren war der Anstieg verzögert, doch waren die Spiegel 70 Tage p. i. ähnlich denen der ME. Spezifische IgG2-Antikörper nahmen beginnend 14 Tage p. i. bei ME kontinuierlich zu, fehlten aber gänzlich bei PE. Bei F2-Tieren wurden sehr variable IgG2-Spiegel beobachtet. Dies lässt bei ME und bei einem Teil der F2-Tiere einen Switch von Th2-dominierten Reaktionen in der Frühphase der Infektion zu einer Th1-dominierten Reaktion mit dem Beginn der Zystenbildung in der Muskulatur annehmen, der bei den empfänglichen PE unterbleibt. Periphere mononukleäre Zellen (PBMC) prolieferierten generell stark in Reaktion auf Con A, wobei ME die schwächeren Reaktionen zeigten. S. miescheriana-Antigen (SmAg) bewirkte generell allenfalls schwache Reaktionen. Die IL-2 und IL-4-Synthesen in PBMC waren unabhängig vom Stimulans (Con A, LPS, SmAg) hoch variabel. Die IFN-g-Synthese wurde mittels Elispot-Analysen bestimmt. Con A stimulierte die Synthese erheblich schwächer als S. miescheriana-Antigen, wobei die schwächsten Reaktionen bei den ME auftraten. Die phänotypischen FACS-Analysen von PBMC nach der Expression von CD4, CD8, CD2, CD5, SWC3 und CD21 ergab einige Rasseabhängigkeiten, die jedoch, gesehen im Verlauf der Infektion, von geringerer Relevanz in Bezug auf Resistenzunterschiede waren. Allerdings ergab sich ein möglicherweise wichtiger Rassenunterschied im Verhältnis von CD8high+ und CD4+-Zellen. Dieses Verhältnis war generell höher bei ME als bei PE und F2-Tieren und veränderte sich außerdem zugunsten von CD8high+-Zellen im Verlauf der Infektion. Dies könnte auf eine besondere Rolle von zytotoxischen T-Zellen in resistenten Tieren hinweisen. European Pietrain (PE) and Chinese Meishan pigs (ME) differ significantly in their susceptibility to Sarcocystis miescheriana. The study compares clinical (body temperature) and various immunological parameters in the infected ME, PE and F2 crossbreeds (F2) in the course of infection. Numbers of bradyzoites determined 70 days after infection with 50.000 S. miescheriana sporocysts were > 10³ times higher in PE than in ME. Intermediate numbers were found in F2. All infected animals showed a significant rise of body temperature 13 and 14 days p. i. A 2nd fever attack 42 days p. i. was limited to PE although F2 showed high variations of body temperature on this occasion. Parasite specific IgG1 antibodies rose moderately between 14 and 28 days p. i. and levelled off subsequently in ME. In PE and F2 the antibody rise was delayed but corresponding levels to ME were observed 70 days p. i. IgG2 antibodies increased continuously after days 14 p. i. in ME, but were not found in PE. F2 showed highly variable IgG2 antibody levels. This suggests a switch from Th2 dominated reactions in the early phase of infection to a Th1 dominated response with the onset of cyst formation in the resistant ME and by part in F2, which was absent in the susceptible PE. Peripheral blood mononuclear cell (PBMC) proliferation assays showed generally strong to Con A throughout the observation period. There were breed dependent differences, whereby ME showed relatively weak responses. Low proliferation responses were found to S. miescheriana antigen (SmAg) in general. Il-2 and Il-4 synthesis of PBMC were highly variable indpendent of the stimulants (Con A, LPS, SmAg). IFN-g synthesis of PBMC was determined by Elispot analyses. Con A acted much stronger as stimulant than SmAg. Weakest responses were generally found with ME. Phenotyping of PBMC concerning the expression of CD4, CD8, CD2, CD5, SWC3 and CD21 revealed various significant breed dependent differences, which in the time course, however, seemed of little relevance with regard to the infection. A possibly important observation concerned to ratio of CD8high+ and CD4+cells. It was generally higher in ME than in PE an F2 and in addition changed in favour to CD8high+ in the course of infections. This could indicate a particular role of cytotoxic T lymphocytes in the resistant breed.