Interaktionen von Streptococcus suis mit primären porzinen respiratorischen Zellen nach Co-Infektion mit Bordetella bronchiseptica
Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Atemwegserkrankungen stellen aufgrund gesundheitlicher Probleme für die Tiere und hoher wirtschaftlicher Verluste ein großes Problem in der Schweinehaltung dar. Die Pathogenese von Atemwegserkrankungen ist sehr komplex, da nicht nur Infektionserreger, sondern auch Umweltfaktoren beteiligt sind (Porcine Respiratory Disease Complex, PRDC). Dabei können obligat pathogene Erreger (keystone pathogens), zumeist Viren, den Weg für Infektionen mit sekundären (opportunistischen) bakteriellen Pathogenen bereiten, indem sie die bakterielle Adhärenz oder Kolonisation fördern, die respiratorische Epithelbarriere zerstören oder die Immunantwort des Wirts modifizieren. Streptococcus suis ist ein „Pathobiont“, der einerseits als häufiger Kommensale im oberen Atemtrakt von Schweinen vorkommt, aber auch, sobald er die Epithelbarriere überwunden hat, lebensbedrohliche Krankheiten verursachen kann. In einer vorhergehenden Studie (erste Förderperiode) konnten wir zeigen, dass das Schweineinfluenza-Virus (SIV) die Infektion mit S. suis durch die Beeinträchtigung der mukoziliären Abwehrmechanismen und die Förderung von Adhärenz und Kolonisation der Streptokokken begünstigt. Der bakterielle Erreger Bordetella bronchiseptica hat ähnliche schädliche Auswirkungen auf das respiratorische Flimmerepithel, wie wir sie für SIV beobachtet haben. Mehrere Studien konnten zeigen, dass B. bronchiseptica die Empfänglichkeit für Infektionen mit anderen Atemwegserregern erhöht. Daher wollten wir in diesem Projekt untersuchen, inwieweit B. bronchiseptica auch die Infektion mit S. suis begünstigen kann und welche Rolle besonders das porenbildende Toxin Suilysin (SLY) bei der Interaktion zwischen den beiden Erregern und den Wirtszellen spielt. Wie im vorherigen Projekt haben wir porzine Präzisionslungenschnitte (PCLS) und air-liquid interface (ALI) -Kulturen mit primären porzinen respiratorischen Epithelzellen verwendet, um die Pathogen-Wirts-Interaktionen genauer zu untersuchen. Unsere wichtigsten Ergebnisse waren, dass (I) B. bronchiseptica die Zilienaktivität reduziert und das respiratorische Epithel zerstört, (II) B. bronchiseptica eine Infektion mit S. suis begünstigt, indem es die Kolonisationsfähigkeit von S. suis und die zytotoxischen Effekte von SLY verstärkt, und dass (III) B. bronchiseptica die pro-inflammatorische Wirtsantwort beeinflusst. Außerdem fanden wir heraus, dass (IV) SLY eine wichtige Rolle bei der Expression von Cyclooxygenase-2 (COX-2) während der Infektion von PCLS mit S. suis spielt und somit einen Einfluss auf die Immunaktivierung und Induktion einer inflammatorischen Anwort hat. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der bakterielle Erreger B. bronchiseptica den Weg für eine Infektion mit S. suis ebnen kann, wobei die Zytotoxizität von S. suis strikt von SLY abhängig ist. Darüber hinaus lieferte die Analyse der Entzündungsreaktion des Wirts Einblicke in die komplexen Interaktionen während der bakteriellen Ko-Infektion porziner respiratorischer Epithelzellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Bordetella bronchiseptica promotes adherence, colonization, and cytotoxicity of Streptococcus suis in a porcine precision-cut lung slice model. Virulence, 12(1), 84-95.
Vötsch, Désirée; Willenborg, Maren; Baumgärtner, Wolfgang; Rohde, Manfred & Valentin-Weigand, Peter
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“Coinfection of a porcine precision-cut lung slice model with Bordetella bronchiseptica and Streptococcus suis”; International Symposium on Zoonoses Research 2020
Vötsch, D.; Willenborg, M.; Baumgärtner, W.; Rohde, M. & Valentin-Weigand, P.
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Streptococcus suis Induces Expression of Cyclooxygenase-2 in Porcine Lung Tissue. Microorganisms, 9(2), 366.
Dresen, Muriel; Schenk, Josephine; Berhanu, Weldearegay Yenehiwot; Vötsch, Désirée; Baumgärtner, Wolfgang; Valentin-Weigand, Peter & Nerlich, Andreas
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“Coinfection of a porcine precision-cut lung slice model with Bordetella bronchiseptica and Streptococcus suis”; World Microbe Forum 2021
Vötsch, D.; Valentin-Weigand, P.; Willenborg, M.; Baumgärtner, W. & Rohde, M.
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“The role of the dermonecrotic toxin of Bordetella bronchiseptica in infection of porcine respiratory epithelial cells”; Junior Scientist Zoonoses Meeting 2021
Vötsch, D.; Baumgärtner, W.; Brockmeier, S. L. & Valentin-Weigand, P.
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„Co- Infektion von porzinen Präzisionslungenschnitten mit Bordetella bronchiseptica und Streptococcus suis“; Tagung der DVG-Fachgruppe Bakteriologie und Mykologie 2021
Vötsch, D.; Willenborg, M.; Baumgärtner, W.; Rohde, M. & Valentin-Weigand, P.
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„Streptococcus suis Induces Expression of Cyclooxygenase- 2 in Porcine Lung Tissue”; International Symposium on Zoonoses Research 2021
Dresen, M.; Schenk, J.; Weldearegay, B. Y.; Vötsch, D.; Baumgartner, W.; Valentin-Weigand, P. & Nerlich, A.
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„Porcine Respiratory Disease Complex – Bordetella bronchiseptica als Wegbereiter für Streptococcus suis”; Tagung der DVG-Fachgruppe Schweinekrankheiten 2022
Schaaf, D.; Willenborg, M.; Baumgärtner, W.; Rohde, M. & Valentin-Weigand, P.
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„Bordetella bronchiseptica paves the way for Streptococcus suis infection in a Porcine Precision-Cut Lung Slice Model”, 5th German Pneumococcal and Streptococcal Symposium 2023
Schaaf, D.; Willenborg, M.; Baumgärtner, W.; Rohde, M. & Valentin-Weigand, P.
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„Die Rolle des dermonekrotischen Toxins von Bordetella bronchiseptica in Monound Co-Infektionen des porzinen Respirationstraktes“; Tagung der DVG-Fachgruppe Bakteriologie und Mykologie 2023
Schaaf, D.; Weldearegay, B. Y.; Baumgärtner, W.; Brockmeier, S. L. & Valentin-Weigand, P.
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“Microbial interactions in the porcine respiratory tract”; United Microbiology Symposium Hannover 2024
Schaaf, D.
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„In vitro-Untersuchungen zu Erregern des ‚Porcine Respiratory Disease Complex‘“, 54. Tagung des Arbeitskreises Tiergarten 2024
Schaaf, D. & Spriewald, R.
