Campylobacter spp. colonization of pigs and turkeys: Investigations on the impact of species-associated factors and availability of intestinal nutrients
Final Report Abstract
Mit der vorliegenden Studie sollte das Kolonisationsmuster von C. coli ST-5777und C. jejuni ST-122 bei Pute und Schwein nach Mono- sowie Ko-Infektionen miteinander verglichen werden. Zusätzlich wurden die Auswirkungen auf die Darmintegrität sowie Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmflora untersucht, um mögliche Einflüsse auf die Tiergesundheit abzuleiten. Durch eine Metabolombestimmung in ausgewählten Darmabschnitten sollten Hinweise auf mögliche Kolonisationsvorteile der Campylobacter-Spezies bei den beiden Tierarten gewonnen werden. Diese wurde durch in vitro Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Substrate auf das Wachstum der verwendeten Campylobacter-Stämme ergänzt. Bei den Puten wurden die Sektionen sieben, 14 und 28 Tage nach Inokulation (p.i.) durchgeführt, bei den Schweinen am 28. Tag p.i.. Bei beiden Tierarten wurden p.i. keine klinischen Symptome oder pathologisch-anatomische Läsionen beobachtet. Histologisch zeigten sich insbesondere bei den C.-jejuni-inokulierten Puten Zottenverkürzung und Abflachung der Kryptentiefe in der Zäkumschleimhaut sieben und 14 Tage p.i.. Zu diesen Zeitpunkten wurden auch Translokationen beider inokulierten Stämme in Milz und Leber beobachtet. Allerdings konnten mit Hilfe der Untersuchung in der Ussing-Kammer nur geringe Änderungen der Transport- und Barrierefunktionen der Zäkalepithels dargestellt werden. Dagegen zeigte sich hier beim Schwein eine deutliche Änderung der Cl-Sekretion als Folge der C.-jejuni- Monoinfektion (p < 0.05). Weitere infektionsbedingte Veränderungen konnten am Darm der Schweine nicht dargestellt werden. Die Stoffwechseleigenschaften der Stämme unterschieden sich in vitro deutlich: C. jejuni ST-122 nutzte hauptsächlich Serin zum Wachstum, das in allen Darmabschnitten des Schweins nachgewiesen wurde. C. coli ST-5777 metabolisierte zusätzlich die im vorderen Darmabschnitt vorkommenden Aminosäuren Asparagin sowie die kurzkettigen Fettsäuren des Dickdarms Acetat und Propionat. Trotzdem war die Nachweishäufigkeit beider Stämme entlang der Darmachse beim Schwein nahezu gleich. Lediglich aus dem Duodenum konnte C. coli nicht isoliert werden. Im Zäkum sämtlicher mit Campylobacter inokulierter Puten wurde eine Erhöhung des Glukosegehaltes in den ersten zwei Wochen p.i. beobachtet (p < 0.05), was einen Einfluss der frühen Kolonisation auf das Glukosetransportsystem vermuten lässt. Im zäkalen Mikrobiom der koinokulierten Puten stieg im Vergleich zu den anderen Gruppen der Anteil der Butyrat-produzierenden Ruminococcaceae, Oscillospiraceae und Butyricicoccaceae, entsprechend konnte im Metabolom ein Anstieg der Butyratgehalte beobachtet werden. Insgesamt erlaubte unser Studiendesign einen Vergleich des Kolonisationsverhaltens der beiden ausgewählten Campylobacter-Stämme zwischen Pute und Schwein. Trotz fehlender klinischer Symptomatik p.i., lassen die Ergebnisse bei beiden Tierarten vermuten, dass die Darmintegrität, Mikrobiom- und Metabolomzusammensetzung sich in unterschiedlichem Ausmaß verändern, was zu einer veränderten Futterumsatzrate, Gewichtsentwicklung sowie erhöhter Empfänglichkeit für eine Besiedlung mit anderen Darm-assoziierten Erregern führen kann. Nicht immer konnte ein Zusammenhang zwischen den in vitro und in vivo ermittelten Daten festgestellt werden, was auf einen Einfluss weiterer wirts- und erregerbedingter Faktoren deutet, die in zukünftigen Studien untersucht werden müssen.
Publications
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The role of the intestinal microbiome and metabolome in Campylobacter colonization in turkeys and the effect on gut integrity and function. Bei: Graduate School Days, Hannover Graduate School for Neuroscience, Infection Medicine and Veterinary Sciences, Hannover, Germany, 20.-21.11.2020
Rzeznitzeck, J., Breves, G., Lalk, M., Rychlik, I., Hoerr, F., Baumgärtner, W., Rath, A., von Altrock, A., Rautenschlein, S.
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"Campyng” out in the gut: Campylobacter colonization in growing turkeys and the effect on gut health. Bei: Graduate School Days, Hannover Graduate School for Neuroscience, Infection Medicine and Veterinary Sciences, Hannover, Germany, 19.-20.11.2021
Rzeznitzeck, J., Breves, G., Lalk, M., Rychlik, I., Hoerr, F., Baumgärtner, W., Rath, A., von Altrock, A., Rautenschlein, S.
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Campylobacter coli and Campylobacter jejuni colonization patterns in mono- and co-inoculated turkeys and consequences for gut health. Bei: Junior Scientist Zoonoses Meeting, Nationale Forschungsplattform für Zoonosen, Münster, Germany, 03.-04.06.2021
Rzeznitzeck, J., Rath, A., von Altrock, A., Rautenschlein, S.
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Campylobacter in der Pute: Kolonisationsverhalten und Auswirkung auf die Darmintegrität. Bei: 100. Fachgespräch über Geflügelkrankheiten, Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft (DVG), Hannover, Germany, 01.-02.07.2021
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Rath, Alexandra; Rautenschlein, Silke; Rzeznitzeck, Janina; Breves, Gerhard; Hewicker-Trautwein, Marion; Waldmann, Karl-Heinz & von Altrock, Alexandra
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Auswirkungen einer Campylobacter jejuni und Campylobacter coli Ko-Besiedelung auf die Mikrobiota und das Nährstoffangebot im Zäkum der Pute. Bei: 102. Fachgespräch über Geflügelkrankheiten, Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft (DVG), Hannover, Germany, 07.-08.06.2022
Rzeznitzeck, J., Rath, A., Rychlik, I., Methling, K., Lalk, M., Peh, E., Kittler, S., von Altrock, A., Rautenschlein, S.
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Rath, Alexandra; Rautenschlein, Silke; Rzeznitzeck, Janina; Lalk, Michael; Methling, Karen; Rychlik, Ivan; Peh, Elisa; Kittler, Sophie; Waldmann, Karl-Heinz & von Altrock, Alexandra
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The effect of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli colonization on the gut morphology, functional integrity, and microbiota composition of female turkeys. Gut Pathogens, 14(1).
Rzeznitzeck, Janina; Breves, Gerhard; Rychlik, Ivan; Hoerr, Frederic J.; von Altrock, Alexandra; Rath, Alexandra & Rautenschlein, Silke
