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Ein Infektionsmodell für Borrelia persica in immunkompetenten C3H/HeOuJ-Mäusen
Ein Infektionsmodell für Borrelia persica in immunkompetenten C3H/HeOuJ-Mäusen
Die Spezies B. persica zählt zu den Infektionserregern, welche TBRF verursachen, und wird von der Lederzecke O. tholozani während des Saugaktes übertragen. Dieser Vektor ist im Mittleren Osten und Zentralasien weit verbreitet. Das von Zecken übertragene Rückfallfieber stellt eine erhebliche gesundheitliche Gefährdung für die betroffene Bevölkerung und auch für Touristen dar. Die Infizierten leiden an wiederkehrendem Fieber, welches mit unspezifischen Symptomen einhergehen kann. Zwischen den Fieberschüben sind beschwerdefreie Phasen zu verzeichnen. Generell kann nicht nur der Mensch, sondern auch das Tier an einer Infektion mit B. persica erkranken. Für die Erforschung von Krankheitserregern sind neben der In-vitro-Kultivierung auch In-vivo-Experimente von herausragender Bedeutung. Um Einblicke in die Entstehung und den Verlauf dieser Infektion zu erlangen, wurden 44 immunkompetente C3H/HeOuJ-Mäuse mit variierenden Konzentrationen einer B. persica-Suspension intradermal infiziert und über mindestens 30 bis maximal 50 Tage beobachtet. Im gesamten Verlauf des Experiments zeigte keines der infizierten Tiere einen abweichenden Gesundheitszustand oder untypisches Verhalten im Vergleich zu den Kontrolltieren, welche in allen Untersuchungsmethoden negativ getestet wurden. In dieser Studie reagierten 100 % der Tiere, welche mit einer Dosis von 1 x 10^6, 1 x 10^4 und 1 x 10^2 B. persica pro Maus inokuliert wurden, in den Tests positiv auf den Erreger, wohingegen die am stärksten verdünnte Konzentration von 4 x 10^0 B. persica pro Maus nicht ausreichte, um auch nur eines der acht Tiere zu infizieren. Blutproben wurden seriell nach alternierenden Zeitplänen entnommen und mit einer real-time PCR, welche das flaB-Gen von B. persica detektiert, untersucht. Die molekulare Analyse erfasste ein bis drei DNA-Konzentrationsspitzen pro infizierte Maus. Außerdem war eine zeitliche Verschiebung im Auftreten erster Bakterien im Blut sowie der Spitzenwerte der medianen Konzentrationen mit sinkender Infektionsdosis zwischen den einzelnen Versuchsgruppen zu verzeichnen. Starke Antikörpertiter gegen B. persica konnten bei allen drei infizierten Gruppen mit einem Zweistufentest, bestehend aus einem ELISA und einem Western Blot, nachgewiesen werden. Am Versuchsende wurden Organe (Herz, Milz, Harnblase, Tarsalgelenk, Gehirn und Haut von der Injektionsstelle) entnommen und mit der flaB-PCR auf B. persica-spezifische DNA sowie per Kultivierung im selbstentwickelten Flüssignährmedium auf lebensfähige Erreger untersucht. Das Ergebnis der Gewebeanalysen identifiziert das Gehirn und die Haut als Zielorgane einer B. persica-Infektion. Die Etablierung eines Infektionsmodells für B. persica in immunkompetenten Mäusen stellt eine grundlegende Basis für die In-vivo-Forschung dar und ermöglicht es weiteren tief greifenden Sachverhalten nachzugehen., The bacterium B. persica, that causes TBRF, is transmitted by the soft tick O. tholozani during blood meals. This vector is widely distributed in the Middle East and Central Asia. TBRF poses a considerable health threat to the affected population and also to tourists. The patients suffer from recurrent fever and non-specific symptoms which may occur. Fever-free intervals are recorded between the fever attacks. In general, not only humans but also animals become ill due to infections with B. persica. Besides in vitro cultivation, in vivo experiments are essential to obtain knowledge about pathogens. To gain new insights into the genesis and the course of the infection, 44 immunocompetent C3H/HeOuJ mice were inoculated intradermally with B. persica suspensions at varying concentrations and were observed for a minimum of 30 to a maximum of 50 days. During the complete experiment none of the infected mice showed any clinical signs or abnormal behaviors when compared to control animals, which tested negative in all methods. In this study, 100 % of all animals infected with doses of 1 x 10^6, 1 x 10^4 and 1 x 10^2 B. persica per mouse were positive, whereas the lowest dose of 4 x 10^0 B. persica per mouse was not sufficient to initiate an infection in any of the eight mice. Blood samples were collected according to alternating schedules and screened by real-time PCR targeting the flaB gene of B. persica. The results revealed one to three peaks of DNA per infected mouse. Furthermore, a delay in the appearance of the first spirochetes in the blood and the peaks of the median concentrations was recorded between the groups when less bacteria were inoculated. Vigorous antibody titers against B. persica were detected in all three infected groups after analyzing the mice's sera by a newly developed serological two-tiered test system (ELISA and western blot). At the end of the experiment organs (heart, spleen, urinary bladder, tarsal joint, brain and skin from the injection area) were collected and examined for B. persica-specific DNA by PCR as well as cultured for the detection of viable spirochetes in a home-made liquid medium. The result of tissue investigations clearly identifies the brain and the skin as target organs of B. persica infection. The establishment of an infection model for B. persica in immunocompetent mice provides a platform for further ensuing in vivo investigations.
Borrelia persica, Rückfallfieber, In-vivo-Infektion, Mausmodell
Schwarzer, Sandra
2017
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Schwarzer, Sandra (2017): Ein Infektionsmodell für Borrelia persica in immunkompetenten C3H/HeOuJ-Mäusen. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Die Spezies B. persica zählt zu den Infektionserregern, welche TBRF verursachen, und wird von der Lederzecke O. tholozani während des Saugaktes übertragen. Dieser Vektor ist im Mittleren Osten und Zentralasien weit verbreitet. Das von Zecken übertragene Rückfallfieber stellt eine erhebliche gesundheitliche Gefährdung für die betroffene Bevölkerung und auch für Touristen dar. Die Infizierten leiden an wiederkehrendem Fieber, welches mit unspezifischen Symptomen einhergehen kann. Zwischen den Fieberschüben sind beschwerdefreie Phasen zu verzeichnen. Generell kann nicht nur der Mensch, sondern auch das Tier an einer Infektion mit B. persica erkranken. Für die Erforschung von Krankheitserregern sind neben der In-vitro-Kultivierung auch In-vivo-Experimente von herausragender Bedeutung. Um Einblicke in die Entstehung und den Verlauf dieser Infektion zu erlangen, wurden 44 immunkompetente C3H/HeOuJ-Mäuse mit variierenden Konzentrationen einer B. persica-Suspension intradermal infiziert und über mindestens 30 bis maximal 50 Tage beobachtet. Im gesamten Verlauf des Experiments zeigte keines der infizierten Tiere einen abweichenden Gesundheitszustand oder untypisches Verhalten im Vergleich zu den Kontrolltieren, welche in allen Untersuchungsmethoden negativ getestet wurden. In dieser Studie reagierten 100 % der Tiere, welche mit einer Dosis von 1 x 10^6, 1 x 10^4 und 1 x 10^2 B. persica pro Maus inokuliert wurden, in den Tests positiv auf den Erreger, wohingegen die am stärksten verdünnte Konzentration von 4 x 10^0 B. persica pro Maus nicht ausreichte, um auch nur eines der acht Tiere zu infizieren. Blutproben wurden seriell nach alternierenden Zeitplänen entnommen und mit einer real-time PCR, welche das flaB-Gen von B. persica detektiert, untersucht. Die molekulare Analyse erfasste ein bis drei DNA-Konzentrationsspitzen pro infizierte Maus. Außerdem war eine zeitliche Verschiebung im Auftreten erster Bakterien im Blut sowie der Spitzenwerte der medianen Konzentrationen mit sinkender Infektionsdosis zwischen den einzelnen Versuchsgruppen zu verzeichnen. Starke Antikörpertiter gegen B. persica konnten bei allen drei infizierten Gruppen mit einem Zweistufentest, bestehend aus einem ELISA und einem Western Blot, nachgewiesen werden. Am Versuchsende wurden Organe (Herz, Milz, Harnblase, Tarsalgelenk, Gehirn und Haut von der Injektionsstelle) entnommen und mit der flaB-PCR auf B. persica-spezifische DNA sowie per Kultivierung im selbstentwickelten Flüssignährmedium auf lebensfähige Erreger untersucht. Das Ergebnis der Gewebeanalysen identifiziert das Gehirn und die Haut als Zielorgane einer B. persica-Infektion. Die Etablierung eines Infektionsmodells für B. persica in immunkompetenten Mäusen stellt eine grundlegende Basis für die In-vivo-Forschung dar und ermöglicht es weiteren tief greifenden Sachverhalten nachzugehen.

Abstract

The bacterium B. persica, that causes TBRF, is transmitted by the soft tick O. tholozani during blood meals. This vector is widely distributed in the Middle East and Central Asia. TBRF poses a considerable health threat to the affected population and also to tourists. The patients suffer from recurrent fever and non-specific symptoms which may occur. Fever-free intervals are recorded between the fever attacks. In general, not only humans but also animals become ill due to infections with B. persica. Besides in vitro cultivation, in vivo experiments are essential to obtain knowledge about pathogens. To gain new insights into the genesis and the course of the infection, 44 immunocompetent C3H/HeOuJ mice were inoculated intradermally with B. persica suspensions at varying concentrations and were observed for a minimum of 30 to a maximum of 50 days. During the complete experiment none of the infected mice showed any clinical signs or abnormal behaviors when compared to control animals, which tested negative in all methods. In this study, 100 % of all animals infected with doses of 1 x 10^6, 1 x 10^4 and 1 x 10^2 B. persica per mouse were positive, whereas the lowest dose of 4 x 10^0 B. persica per mouse was not sufficient to initiate an infection in any of the eight mice. Blood samples were collected according to alternating schedules and screened by real-time PCR targeting the flaB gene of B. persica. The results revealed one to three peaks of DNA per infected mouse. Furthermore, a delay in the appearance of the first spirochetes in the blood and the peaks of the median concentrations was recorded between the groups when less bacteria were inoculated. Vigorous antibody titers against B. persica were detected in all three infected groups after analyzing the mice's sera by a newly developed serological two-tiered test system (ELISA and western blot). At the end of the experiment organs (heart, spleen, urinary bladder, tarsal joint, brain and skin from the injection area) were collected and examined for B. persica-specific DNA by PCR as well as cultured for the detection of viable spirochetes in a home-made liquid medium. The result of tissue investigations clearly identifies the brain and the skin as target organs of B. persica infection. The establishment of an infection model for B. persica in immunocompetent mice provides a platform for further ensuing in vivo investigations.