Persistent infizierte Rinder sind das wichtigste Reservoir für humanpathogene Shigatoxin-bildende E. coli. Da Lymphozyten aus dem peripheren Blut von Rindern sensitiv für Shigatoxin 1 (Stx1) sind, sollte in dieser Arbeit der Frage nachgegangen werden, ob Stx1 über eine Modulation der spezifischen Immunzellen in der intestinalen Mukosa die Persistenz der bovinen STEC-Infektion begünstigt. Zu diesem Zweck wurden intraepitheliale Lymphozyten (IEL) aus dem Ileum von Rindern ex vivo bezüglich ihrer Oberflächenantigene charakterisiert. Insbesondere wurden die Zellen durchflusszytometrisch auf die Expression von Stx1-Rezeptoren (Gb3/CD77) sowie die Fähigkeit zur Bindung der B-Untereinheit des Toxins untersucht und die Zusammensetzung der IEL-Subpopulationen mit der aus Zäkum und Kolon verglichen. In vitro wurde der Einfluss von gereinigtem Stx1 auf die Transformation ilealer IEL zu Blasten und die Aktivität Natürlicher Killerzellen ermittelt. Schließlich wurde die Transkription verschiedener Zytokingene, die für eine TH1- bzw. TH2-Immunantwort typisch sind bzw. chemotaktische Eigenschaften haben, in An- und Abwesenheit von Stx1 unter Verwendung einer semiquantitativen rt-PCR miteinander verglichen.
Bovine IEL exprimierten sowohl direkt nach ihrer Isolierung als auch nach 3tägiger Inkubation den Stx1-Rezeptor Gb3/CD77 auf allen IEL-Subpopulationen. Die Expression funktioneller Stx1-Rezeptoren wurde durch die Fähigkeit zur Bindung von rStxB1 bestätigt. Die Zusammensetzung der IEL in Zäkum und Kolon unterschied sich nur geringfügig von der ilealer IEL. Letztere wiesen einen geringfügig höheren Anteil von B-Zellen und CD4+ T-Zellen zu Lasten der CD8+ und der gamma-delta T-Zellen auf. In allen untersuchten Darmabschnitten konnten jedoch Gb3/CD77+ IEL nachgewiesen werden. In Anwesenheit von Stx1 zeigten die IEL eine verminderte Vitalität und Transformationsrate. Obwohl bestimmte IEL-Subpopulationen nach 3 Tagen Inkubation mit Stx1 Gb3/CD77 zu einem höheren Prozentsatz exprimierten als andere (CD4+, CD21+), waren alle Zellen gleichermaßen von der Stx1-induzierten Reduktion der Transformation und des Anteils vitaler non-Blasten betroffen. Stx1 beeinflusste die Natürliche Killerzell-Aktivität boviner IEL zwar nicht, hatte aber eine modulierende Wirkung auf die Produktion von spezifischer Zytokin-mRNA. Der Effekt von Stx1 auf die Transkription von IL-2, IL-10 und Interferon-gamma war bei IEL-Präparationen von verschiedenen Tieren individuell unterschiedlich. Allerdings konnte sowohl bei unstimulierten als auch bei PHA-P-stimulierten Zellen in der Mehrzahl der Präparationen nach Inkubation mit Stx1 eine verstärkte Transkription von IL-4 nachgewiesen werden. Gleichzeitig wurde die Produktion von IL-8 mRNA reduziert.
Bei der persistenten intestinalen Infektion von Rindern mit STEC stellen Zellen der lokalen spezifischen Immunabwehr somit Zielzellen für Stx1 dar. Da IEL Bestandteil des komplexen regulatorischen Netzwerks der intestinalen Mukosa sind, könnte Stx1 von den STEC dazu genutzt werden, die intestinale Homöostase auch in Anwesenheit pathogener Mikroorganismen aufrechtzuerhalten und damit sowohl histopathologisch nachweisbare Schäden zu vermeiden als auch die Persistenz der bovinen STEC-Infektion zu ermöglichen.
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