Wechselwirkungen zwischen Immunzellen und Bakterien in Reaktion auf eine Stimulation durch Stresshormone beim Schwein

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Julia Fritz-Steuber; Professor Dr. Volker Stefanski
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272280174

Stress beeinflusst die Aktivität des Immunsystems und trägt erheblich zu einem erhöhten Infektionsrisiko bei Säugetieren bei. Gut belegt ist, dass Katecholamine (CA) und Glucocorticoide hierbei eine wichtige Rolle spielen. CAs fördern jedoch auch das Wachstum bakterieller Pathogene und wirken daher auf Wirt und Erreger zugleich. Neben dem wachstumsfördernden Einfluss induzieren CAs durch Bindung an spezifische Rezeptoren zudem intrazelluläre Aktivierungswege, die die Genexpression verändern und möglicherweise auch die Produktion von Virulenzfaktoren stimulieren. Dieses so genannte inter kingdom signaling ist ein wesentlicher Aspekt der Mikroendokrinologie, einer neuen Disziplin, deren Augenmerk bislang vor allem auf dem Menschen bzw. den humanpathogenen Bakterien lag. Obwohl Infektionskrankheiten eine große Gefahr in der Tierproduktion darstellen (und auch den Menschen betreffen), sind die Auswirkungen von Stresshormonen auf Wirt-Pathogen-Interaktionen bei Schweinen nur unzureichend erforscht. Ein Ziel dieser Studie ist daher, den Einfluss von Stresshormonen auf Immunzellen und Bakterien zu untersuchen. Basierend auf ersten in vitro-Experimenten mit dem Schwerpunkt auf T-Zellen planen wir in vivo-Experimente mit katheterisierten Schweinen durchzuführen, um derartige Effekte auch im intakten Organismus zu analysieren. Zudem werden wir den Einfluss von Stresshormonen auf zwei wichtige Bakterienarten (Salmonella typhimurium und Vibrio cholerae) bestimmen. Ein zweites Hauptziel ist es, das Zusammenspiel von Immunzellen und Bakterien in Reaktion auf eine Stimulation durch Stresshormone zu untersuchen, einer völlig neuen Forschungsfrage, die nicht auf Nutztiere beschränkt ist. Unsere vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass zellfreie Überstände von Stresshormon-stimulierten Bakterien die Aktivität von Lymphozyten verändern, jedoch ist die chemische Natur der Moleküle, die hierfür verantwortlich sind, unbekannt. Wir wollen daher den Einfluss von Überständen hormonstimulierter S. typhimurium (ein Schweinepathogen) auf Immunzellen des Schweines testen und mit modernen analytischen Methoden aktive Fraktionen untersuchen, um entsprechende Wirkmoleküle identifizieren zu können. Parallel dazu werden wir Fraktionen von Überständen hormonstimulierter V. cholerae analysieren. V. cholerae ist kein Pathogen des Schweins und dient als Kontrolle, da das inter kingdom signaling auch von Komponenten abhängen könnte, die in Gram-negativen Pathogenen des Verdauungstrakts generell konserviert sind. Dieses Projekt wird neuartige Einblicke in mögliche zusätzliche Wege der Modulation von Immunzellen bei gestressten Schweinen erlauben, die nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für die Tierhaltung insgesamt von Interesse sind. So lassen sich neue Ansatzpunkte für ernährungsbezogene oder medizinische Interventionen schaffen, die zum Ziel haben, die Immunabwehr bei gestressten Schweinen unter den Bedingungen einer bakteriellen Infektion zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen