Einfluss von Bacillus cereus var. Toyoi auf die Expression von Stressmolekülen auf Darmepithelzellen und auf die damit kommunizierenden Immunzellpopulationen innerhalb des Dünndarmepithels von Absetzferkeln

• Applicant: Dr. Lydia Tedin
• Subject Area: Animal Breeding, Animal Nutrition, Animal Husbandry
• Term: from 2011 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 201166193

Die Epithelzellen des Darms (Enterozyten) und die innerhalb der Epithelschicht liegenden intraepithelialen Lymphozyten (IEL) stellen zusammen eine wichtige zelluläre Barriere gegen das Eindringen pathogener Mikroorganismen aus dem Darm dar. Damit eine schnelle Immunreaktion eingeleitet werden kann, bedarf es der Kommunikation zwischen Enterozyten und intraepithelialen Immunzellen. Über die Expression von Stressmolekülen sind die Enterozyten zur Signalgebung an Immunzellen in der Lage. Insbesondere können sie Natural Killer-Zellen aktivieren, indem sie Stressmoleküle (MIC2 und ULBP) exprimieren. Hierzu muss die Natural Killer (NK)-Zelle mittels des Natural Killer Rezeptors NKG2D an die Stressmoleküle auf Enterozyten binden. Auf diese Weise können infizierte oder anders gestresste Enterozyten ihre eigene Zerstörung einleiten.Bisher ist nicht beschrieben, wie hoch der Anteil an NK-Zellen im Darmepithel von Schweinen ist und welche anderen intraepithelialen Immunzellen evtl. den Rezeptor NKG2D tragen, der sie zur Lyse der Enterozyten befähigen würde.In vorangegangenen Studien konnten wir einen Einfluss von Probiotika auf verschiedenen intestinalen Lymphozytenpopulationen im Epithel von Schweinen nachweisen. Der zugrunde liegende Mechanismus konnte jedoch nicht aufgedeckt werden.Es soll nun untersucht werden, ob Bacillus cereus var. Toyoi die Expression von Stressmolekülen (ULBP und MIC-2) auf den Enterozyten der Ferkel verstärkt und ob sich parallel dazu die Häufigkeit der damit kommunizierenden Immunzellen verändert. Die Expression der Stressmoleküle auf den Enterozyten soll daher quantitativ bestimmt werden. Parallel soll die Verteilung verschiedener intraepithelialer Immunzellepopulationen erfasst werden (phänotypische Erfassung der Populationen im Epithel). Es soll weiterhin untersucht werden ob und welche der erfassten Immunzellpopulationen in der Lage sind, NKG2D zu exprimieren. Gereinigten Immunzellpopulationen sollen außerdem für anschließende In-vitro-Versuche eingesetzt werden. Die Tiergesundheit mittels nutritiver und mikrobieller Faktoren zu verbessern ist das Ziel zahlreicher Studien. Es ist jedoch nicht immer eindeutig, welche Veränderungen von immunologischen Parametern als positiv gewertet werden. Die Expression von Stressmolekülen und die nachfolgende Aktivierung von NK-Zellen ermöglicht eine rasche Elimination von Krankheitserregern aus dem Darm. Sie kann jedoch auch die Funktionalität der Darmschranke beeinträchtigen. Eine durch Probiotika bewirkte Stimulation der NK-Zell-Aktivität könnte somit nicht nur positive, sondern negative Auswirkungen auf die Ferkelgesundheit haben. Um dies beurteilen zu können, soll die Funktionalität der Darmschranke im Verlaufe des Tierversuchs anhand des Mannitolflux untersucht werden. Ein verstärkter Übertritt von intakten Nahrungsmittelantigenen aus dem Darmtrakt könnte eine transiente Hypersensitivität gegen Futterkomponenten begünstigen, wie sie häufig bei Schweinen nach dem Absetzen beobachtet wird. Die Entwicklung soja-spezifischer Antikörper im Organismus der Ferkel soll deshalb parallel erfasst werden.Das Wissen über die Kommunikation zwischen Probiotika, Darmepithelzellen und Immunzellen im porzinen Organismus ist bisher sehr beschränkt. Eine Erweiterung der Kenntnisse in diesem Bereich wäre zur Beurteilung möglicher Fütterungseinflüsse auf den Gesundheitsstatus der Tiere und zur Aufklärung der Wirkmechanismen von Probiotika von großer Bedeutung.

• DFG Programme: Research Grants