Zuordnung von Brachyspira hyodysenteriae-Feldisolaten aus deutschen und ausländischen Schweinebeständen zu Serotypen und Serogruppen

Abstract

Die Schweinedysenterie ist eine durch B. hyodysenteriae verursachte, während der Mast auftretende mukohämorrhagische Diarrhöe, die weltweit große wirtschaftliche Bedeutung besitzt. Im Verlauf der Infektion entwickeln die Tiere eine Serotyp-spezifische Immunität. Bei Infektion mit anderen Serotypen von B. hyodysenteriae kann somit erneut eine Dysenterie auftreten. Derzeit werden bei B. hyodysenteriae mittels Immundiffusions- oder Aggluti¬na¬tions¬test 9 Serotypen unterschieden. Für den europäischen Raum liegen jedoch hierzu keinerlei Informationen vor. In Bezug auf diese ungeklärte Situation wurden in Kaninchen Antiseren gegen die neun be¬kann¬ten Serotypen und weitere acht, nach ersten Untersuchungen hiervon abweichende deutsche B. hyodysenteriae Isolate, hergestellt und für die Charakterisierung deutscher (n=75), spa¬nischer (n=17), dänischer (n=12), japanischer (n=5) und nordamerikanischer (n=8) Isolate verwendet. Basis zur Diskriminierung von Serotypen ist das in der Zellwand der Bakterien lokalisierte Lipooligosaccharid (LOS). Im Fokus standen LOS-spezifische Banden im Bereich von 10-30 kDa, die nach Untersuchung im Immunoblot mit den Serotyp-spezifischen Antiseren zur Diskriminierung von Serotypen geeignet erschienen. Trotz des für den Immu¬noblot erforderlichen Aufwands, erschien dies der sicherste und eleganteste Weg, eine tatsächlich auf dem LOS beruhende Diskriminierung der Brachyspiren vorzunehmen. Zusätzlich wurden alle untersuchten LOS-Präparationen einem Proteinase K-Verdau unterzogen, da Proteinresiduen im LOS zu erheblichen Kreuzreaktionen führten.Insgesamt konnten von allen untersuchten Stämmen (n=117) nur etwas mehr als die Hälfte (n=60, 51 %) serologisch zugeordnet werden. Die Anzahl der deutschen Isolate, die von den Antiseren gegen deutsche Stämme erkannt wurden, war etwa zweimal so hoch (n=16) als jene, die mit den Antiseren gegen die bereits bekannten Serotypen reagierten (n=7). Entsprechende Befunde lagen auch für die Isolate aus Spanien vor. Die Mehrzahl (61 %) reagierte mit den Antiseren gegen deutsche Stämme, während die anderen Stämme (29 %) nicht zugeordnet werden konnten. Im Gegensatz dazu konnten 58 % der dänischen und 60 % der japanischen Isolate den Serotypen 1-7, bzw. Serogruppen H und I zugeordnet werden. Von den aktuellen nordamerikanischen Stämmen reagierte lediglich ein Stamm, und zwar mit dem Antiserum gegen Serotyp 5. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Brachyspiren ein hohes Ausmaß an antigener Variabilität besitzen. Bei Berücksichtigung von geographischer Herkunft und Zeit der Isolierung der Brachyspiren scheint eine kontinuierliche aber geographisch unterschiedliche phylogenetische Entwicklung der Brachyspiren zu erfolgen. Diese Situation ist bei allen Arbeiten im Rahmen der Diagnostik, Therapie und Bekämpfung der Dysenterie zu berücksichtigen. Brachyspira (B.) hyodysenteriae is the causative agent of swine dysentery, a worldwide distributed muco-hemorrhagic diarrhea of tremendously economic importance occurring mostly in fattening pigs. Infected pigs develop a serotype specific immune response. Accordingly, infections with other serotypes can cause a reemergence of disease. By immunodiffusion and agglutination different serogroups (A-K) and serotypes (1-9) of B. hyo¬dys¬enteriae could be identified. Corresponding European data on predominant serotypes are not available. To get more insight into the serological diversity of B. hyodysenteriae, antisera to (a) nine published (reference) strains belonging to different serotypes and serogroups of B. hyo¬dys¬en¬teriae and (b) eight currently isolated non-typeable German field isolates, were produced in rabbits to characterize field isolates coming from Germany (n=75), Denmark (n=12), Spain (n=17), Japan (n=5) and the USA (n=8). Classification of serotypes is based on differences of the lipooligosaccharide (LOS) of the bacteria. We focused on LOS bands in a molecular¬weight range of 10-30 kDa that seemed to be well suited to distinguish between serotypes according to our immunoblot studies with serotype specific antisera. Although the method required time consuming immunoblot analyses, this approach is believed to be the most appropriate to actually discriminate the spirochetes by their LOS. In addition, each LOS preparation was digested by proteinase K before use in immunoblot, since protein residues resulted in strong cross reactions, as has been proven in this study.Only 60 (51 %) of all strains analyzed by this procedure could be serotyped by at least one of the antisera. The number of German strains typed by the German antisera was twice as high (n=16) as those typed by the reference serotype antisera (n=7). Similarly, Spanish isolates were mainly recognized by the German sera (61 %). In contrast, 58 % of the Danish and 60% of the Japanese isolates were assigned to serotypes 1 through 7 and serogroups H and I. Of the American isolates only one strain was recognized and identified as belonging to serotype 5. In conclusion, B. hyodysenteriae displays a high degree of antigenic diversity. Considering origin and year of isolation of the isolates it seems that there is a continuous but geographically distinct antigenic drift in B. hyodysenteriae. This is of great importance for diagnosis and therapy of SD.