Charakterisierung der Polysialylierung in der Milch und dessen Veränderung während einer Mastitis

Abstract

Die Polysialinsäure (PolySia) ist ein lineares Kohlenhydratpolymer, welches aus mindestens acht N-Acetylneuraminsäureresten besteht. Es ist in mehrere physiologische Prozesse involviert. Unter anderem scheint es eine Rolle in Bezug auf das Immunsystem und in der Hirnentwicklung bei Säugetieren zu spielen. In vorherigen Versuchen wurde bereits das Vorliegen von PolySia in humaner und muriner Milch untersucht und bestätigt. Ziel der Arbeit war es nun, den Ort der PolySia-Bildung und die Auswirkung von Infektionen, in diesem Fall einer Mastitis, auf PolySia zu untersuchen. Des Weiteren stand Kuhmilch im Fokus, da sie meist als Basis für Säuglingsersatznahrung fungiert und eines der gängigsten Lebensmittel darstellt. Als Methoden wurden, unter anderem, der Western Blot, die Immunhistochemie und eine reverse-Transkriptase PCR (rT-PCR) angewandt. PolySia konnte in einigen Milchsorten von unterschiedlichen Säugern nachgewiesen werden. Auffällig war dabei, dass nach Muttermilch die höchsten PolySia-Mengen in Schweinemilch vorlagen, während in reifer Milch von Hochleistungsmilchkühen (Holstein Friesian) die Signale lediglich nahe der Nachweisgrenze oder drunter lagen. Eine Ausnahme zeigte hier die Kolostralmilch dieser Milchkühe, die noch hohe Mengen an PolySia enthielt. Mittels Immunhistochemie konnte gezeigt werden, dass PolySia in Milchdrüsenepithelzellen lokalisiert ist. Zudem wurden Transkripte beider Polysialyltransferasen, St8SiaII und St8SiaIV, detektiert. Anschließend wurde die Bedeutung der PolySia während einer Infektion untersucht. Hierfür wurde ein Mastitismodel am Kuheuter angewendet. Zu erkennen war, bei starker Infektion mit dem Gram negativen Bakterium E. coli, eine vermehrte PolySia-Abgabe in die Alveolen. Zudem erhöhten sich die Transkripte beider Polysialyltransferasen. Bei der subklinischen Infektion mit dem Gram-positiven Bakterium S. aureus zeigte sich hingegen keine PolySia-Abgabe in die Alveolen des Milchdrüsengewebes. Dies könnte durch Lipopolysaccharide bedingt sein, die nur bei Gram-negativen Bakterien zu finden sind. Dies lässt eine Rolle von PolySia im Zusammenhang mit der Immunabwehr, bei starken Infektionen mit Gram-negativen Bakterien, wie E. coli, vermuten und wäre ein weiterer Hinweis für die Bedeutung von PolySia in Bezug auf das Immunsystem.