M. hyopneumoniae

M. hyopneumoniae gilt als der Primärerreger der weltweit verbreiteten Enzootischen Pneumonie. Eine Infektion und eine daraus resultierende Erkrankung sind

grundsätzlich in jedem Alter möglich (PIFFER u. ROSS 1984; KOBISCH et al. 1993;

ROSS 1999). Die Erkrankung ist durch Chronizität mit hoher Morbidität und geringer Mortalität gekennzeichnet (MAES et al. 1996). Zudem wird M. hyopneumoniae als eine Komponente des Porcine Respiratory Disease Complex (PRDC) angesehen (DONE 2002).

Infektionsversuche haben gezeigt, dass Monoinfektionen bei SPF-Tieren zu subklinischen oder leichten Symptomen bei meist trockenem Husten führen (KOBISCH et al. 1993; ROSS 1999). Unter Praxisbedingungen können durch eine Begünstigung von bakteriellen Sekundärinfektionen wie z.B. mit Pasteurella multocida, Bordetella bronchiseptica, Streptococcus suis, Haemophilus parasuis und Actinobacillus pleuropneumoniae (DONE 1997) schwere Erkrankungsformen auftreten.

Klinik-erschwerende Interaktionen von M. hyopneumoniae mit viralen Erregern wie dem Porzinen Reproduktiven und Respiratorischen Syndrom-Virus (THACKER et al.

1999), dem Influenza-A-Virus (THACKER et al. 2001a) und dem Porzinen Circovirus Typ 2 (OPRIESSNIG et al. 2004) sind beschrieben.

2.1.2.1 Immunogene und Virulenz-assoziierte Regionen von M.

hyopneumoniae

Proteine auf der Zelloberfläche der Mykoplasmen sind aufgrund des Fehlens einer Zellwand für die Lebenserhaltung und Kolonisation im Wirt verantwortlich. Diese auf der Oberfläche präsentierten Proteine gehören zu den ersten Zielen in der Immunantwort des Wirtes (SCHMIDT et al. 2004).

Die Identifizierung und Charakterisierung dieser Spezies-spezifischen, immunogenen Proteine von M. hyopneumoniae ist notwendig in der Erforschung der Pathogenitätsmechanismen und in der Entwicklung von Diagnostika und Impfstoffen (MEENS et al. 2006). Sie bilden aber auch die Grundlage für den Einsatz phäno- und genotypischer Methoden in epidemiologischen Studien zur Entdeckung und

Erforschung neuer Stämme und zur Darstellung von Infektionsverläufen (STAKENBORG et al. 2005).

Für die exklusive Adhäsion an die Zilien des respiratorischen Epithels (MEBUS u.

UNDERDAHL 1977) als Voraussetzung für die Infektion sind als Adhäsionsmoleküle die Proteine P97 (HSU u. MINION 1998; MINION et al. 2000), P110 (CHEN et al.

1998), P146 und P159 (BURNETT et al. 2006) beschrieben. Das Adhäsin P97 enthält zwei repetitive Elemente (engl.: variable numbers of tandem repeats: VNTRs) (HSU et al. 1997) mit dem Namen RR1 und RR2. Das P97 RR1 ist als Zilien-bindendes Epitop identifiziert worden (HSU u. MINION 1998), und die Anzahl der Kopien variiert von 9 im nicht-adhärenten J-Stamm bis 15 im pathogenen Stamm-232 (WILTON et al. 1998). Für die Variation in der Anzahl der Kopien des P97 RR1 wird eine unterschiedliche Größe von 95 bis 97 kDa des P97 in verschiedenen M.

hyopneumoniae-Stämmen verantwortlich gemacht. Eine Mindestanzahl von 8 Kopien wird als notwendig für eine Bindung an die Zilien angesehen. Allerdings reichen diese 8 Kopien des RR1 in vivo alleine nicht aus, um eine Bindung zu vermitteln, da z. B. der nicht-adhärente J-Stamm über 9 Kopien des P97 RR1 verfügt (HSU u.

MINION 1998; MINION et al. 2000; MINION 2002). Daher wird ein multifaktorieller Prozeß unter Beteiligung weiterer Moleküle wie Heparin oder sulfatierten Polysacchariden und weiterer Mechanismen für die Adhäsion am Wirtsepithel angenommen (JENKINS et al. 2006).

Eines der ersten beschriebenen Proteine der Zellmembran ist ein 54 kDA Protein (GEARY u. WALCZAK 1985), das in vitro nach Adhäsion an die Zilien einen zytopathischen Effekt zeigt (ROSS u. YOUNG 1993) und als Virulenzfaktor gilt.

Das Oberflächenprotein P65 (KIM et al. 1990) ist als lipolytisches Enzym identifiziert worden (SCHMIDT et al. 2004). Verwendung findet es in der serologischen Diagnostik von M. hyopneumoniae-Infektionen.

Ein weiteres immunogenes, allerdings zytosolisches Protein (P36) wurde als Laktat-Dehydrogenase erkannt (HALDIMANN et al. 1993). Dieses Protein induziert eine frühe Immunantwort bei Schweinen nach Feld- und experimenteller Infektion und zeigt eine sehr ähnliche Sequenz in verschiedenen M. hyopneumoniae-Stämmen und keine Kreuzreaktion mit anderen porcinen Mykoplasmen (STRASSER et al.

1991). SCHERM et al. (2002) bestätigten das Hitzeschockprotein Hsp60 als immunogenes Protein in Feldinfektionen. Dieses Protein wird bei mehreren Mykoplasmen-Arten inklusive M. hyopneumoniae nachgewiesen. YANG et al. (2005) halten außer dem P97 Proteine von 23, 30 und 56 kDa für immunogen.

Eine Reihe weiterer Spezies-spezifischer Proteine z.B. mit einer relativen Molekülmasse von 41, 50 und 64 kDa (YOUNG u. ROSS 1987), von 46, 60, 75, 86 und 145 kDa (ROSS u. YOUNG 1993), von 76, 78, 80 - 82, 94, 106, 114 und 200 kDa (DJORDJEVIC et al. 1996; SCARMAN et al. 1997) und ein heat shock protein 70, ein elongation factor TU und eine pyruvate dehydrogenase E1-beta subunit (PINTO et al. 2006) sind beschrieben. Allerdings unterscheiden sich die einzelnen Molekulargewichte in den verschiedenen Untersuchungen (ASSUNÇÃO et al. 2005), und es besteht bei den meisten Unklarheit über den diagnostischen und immunologischen Nutzen dieser Antigene.

2.1.2.2 Stämme von M. hyopneumoniae

Eine Vielzahl an genotypischen Methoden wie Pulsfeldgelelektrophorese (PFGE), PCR-Restriktionsenzym Analyse (PCR-REA), Amplified Fragment-Length Polymorphism (AFLP), Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) und Sequenzvergleiche haben deutliche Unterschiede in der DNA verschiedener M.

hyopneumoniae-Stämme offenbart (FREY et al. 1992; ARTIUSHIN u. MINION 1996;

KOKOTOVIC et al. 1999; VASCONCELOS et al. 2005; STAKENBORG et al. 2005, 2006)

Ob die genomische Variabilität einen Einfluss auf die synthetisierten Proteine und somit auf die phänotypische Ausprägung der Antigene hat, wurde mittels SDS-PAGE und im Western Blot untersucht. Studien mit Antikörpern gegen das P97 Adhäsin (ZHANG et al. 1995), gegen die P36 Laktat-Dehydrogenase (ASSUNÇÃO et al.

2005), das P82, das P65 Oberflächenlipoprotein, das P70 (WISE u. KIM 1987) und gegen ein 43 kDa großes Membranprotein (SCARMAN et al. 1997) demonstrierten eine deutliche antigenetische Variabilität der untersuchten M.

hyopneumoniae-Stämme. Diese ist bereits von RO und ROSS (1983) beschrieben worden. Allerdings haben SCARMAN et al. (1997) und ASSUNÇÃO et al. (2005) mittels SDS-PAGE sehr homogene Protein-Muster bei verschiedenen M. hyopneumoniae-Feldisolaten finden können. CALUS et al. (2006) vermuten als Ursache eine geringere Sensitivität der verwendeten Färbe-Protokolle in den beiden zuletzt angeführten Studien und fanden eine hohe Heterogenität von Proteinen von bis zu 30 % zwischen verschiedenen M. hyopneumoniae-Stämmen.

LIN (2001) fand Größenunterschiede und Variationen im Protein- und im Glykoprotein-Profil in PCR-Produkten des VNTR`s RR1 des Adhäsins P97 von M.

hyopneumoniae. Der Autor folgert daraus eine zunehmende antigenetische Variabilität und vermutet in der Variabilität dieser immunogenen Oberflächenproteine eine Ursache in der unbeständigen Effektivität von Impfungen gegen M.

hyopneumoniae.

STAKENBORG et al. (2005) unterstützen diese Vermutung und beschreiben, dass einzelne Isolate von M. hyopneumoniae aus derselben Herde deutlich homologere PFGE-Muster aufweisen als Isolate aus verschiedenen Herden.

VICCA et al. (2003) vermuten zudem als Ursache einer unterschiedlich starken Ausprägung von klinischen Symptomen bei M. hyopneumoniae-Infektionen eine unterschiedliche Virulenz zirkulierender Feldstämme.