Pathogenese

Natürliche Infektionen mit R. equi treten meistens bei Fohlen auf. Äußerst selten treten Infektionen beim erwachsenen Pferd auf; meist liegt bei einem erwachsenen Tier dann eine Immunschwäche vor (FREESTONE et al., 1987). Vielfach wird eine Anfälligkeit für eine Erkrankung durch R. equi durch eine Unreife der humoralen und zellvermittelten Immunantwort des Fohlens angenommen (YAGER, 1987, TAKAI et al., 1995, AINSWORTH, 1999). Andere Untersuchungen belegen allerdings, dass ein Fohlen zum Zeitpunkt der Geburt immunkompetent ist (GIGUÈRE und POLKES, 2005). Es wurden aber immunmodulatorische Eigenschaften von R. equi nachgewiesen, die zu einer unwirksamen Immunantwort bei den Fohlen führen (GIGUÈRE, 1999 ; HOOPER-MCGREVY, 2003; MEIJER und PRESCOTT, 2004).

Am häufigsten erkranken Fohlen in einem Alter zwischen zwei Wochen und sechs Monaten (BARTON und HUGHES, 1980; PRESCOTT, 1987; GIGUÈRE, 2001;

ALTHAUS, 2004). Hauptsächlich Fohlen bis zu einem Alter von vier Monaten entwickeln deutliche klinische Symptome (GIGUÈRE und PRESCOTT, 1997). Die hohe Erkrankungsrate im Alter zwischen vier und sechs Wochen ist möglicherweise korreliert mit dem Absinken der maternalen Antikörper im Blut des Fohlens (AINSWORTH, 1999). Die Infektion mit R. equi findet vermutlich früher als zunächst

vier bis sechs Wochen, statt. Es wird inzwischen von einer Infektion innerhalb der ersten Lebenswoche des Fohlens ausgegangen (COHEN et al., 2001; ALTHAUS, 2004). Bisher konnte nicht nachgewiesen werden, dass fohlenspezifische Faktoren für eine Erkrankung prädisponierend sind (CHAFFIN et al., 2003). Es bestehen allerdings Hinweise auf gestütsbezogene und jahres- sowie jahreszeitabhängige Erkrankungen (CHAFFIN et al., 2003). So kommen Rhodococcus equi bedingte Erkrankungen unter den Fohlen auf einigen Gestüten endemisch vor und in anderen Auszuchtbetrieben nur sporadisch. Aufgrund der Daten von 5230 Fohlen aus 138 Zuchtbetrieben ergab sich, dass größere Betriebe mit mehr als 15 Fohlen häufiger von R. equi-Pneumonien betroffen sind (COHEN et al., 2005). Auch ein gutes Management führte nicht zu einer Kontrolle oder einem Schutz vor R. equi-Er-krankungen. So sind es daher vermutlich wirtsspezifische Faktoren, die für die Entwicklung der Erkrankung entscheidend sind.

Bereits frühere Studien weisen auf eine jahreszeitabhängige Erkrankungsrate hin.

Ein Großteil der Fälle wird während warmer, trockener Sommer diagnostiziert (HONDALUS, 1997). Diese Bedingungen sind nicht nur optimal für das Wachstum von R. equi im Boden, sondern sie liefern auch die Grundlage für ein staubiges Klima, in dem Fohlen proportional mehr kontaminierte Staubpartikel einatmen (HILLIDGE, 1986; TAKAI et al., 1987; GIGUÈRE, 2001; MEIJER und PRESCOTT, 2004).

Durch intratracheale Instillierung von R. equi gelang es schon MAGNUSSON (1923) bei einem Fohlen eine abszedierende Pneumonie zu erzeugen. Auch über das Sektionsbild der Lunge kommt er zur Vermutung einer Infektion durch Aspiration des Erregers. Eine Infektion mit R. equi via Aerosol induziert die gleichen Symptome wie eine natürliche Infektion (MARTENS et al., 1982). Die Ingestion von R. equi durch das Fohlen, zum Beispiel über die Aufnahme von Kot, ist eine Variante, über die eine starke Exposition vorkommt. Dieser Weg führte allerdings auf natürlichem Weg nicht zur Entwicklung von Pneumonien (JOHNSON et al., 1983).

2.1.2.1 Virulenzfaktoren im Rahmen der Pathogenese

Durch in vitro Studien wurde gezeigt, dass sich Rhodococcus equi in Makrophagen sehr schnell vermehren, die Phagosom-Lysosom-Verschmelzung verhindern und somit intrazellulär überleben kann (ZINK et al., 1985; AINSWORTH, 1999). Die

intrazelluläre Persistenz korreliert mit dem Ausbleiben des sogenannten „Respiratory burst“ nach der Phagozytose durch die Makrophagen (HIETALA et al., 1987b;

BRUMBAUGH et al., 1990). Hierbei kommt es also nicht - wie üblich nach einer Phagozytose - zu einer Freisetzung von reaktiven Sauerstoffverbindungen wie Superoxidradikalen, Wasserstoffperoxid und Stickstoffoxid durch die Zellen des Immunsystems. Die oben genannten Metaboliten haben eine bakterizide Wirkung und entstehen in einem Prozeß, der als „Respiratory burst“ bezeichnet wird.

In vitro Studien zeigten, dass eine Opsonierung von R. equi durch spezifische Antikörper mit einer erhöhten Phagosom-Lysosom-Verschmelzung korreliert (als Opsonierung bezeichnet man das Einhüllen von Krankheitserregern und Fremdpartikeln in Antikörper). Die Opsonierung durch Antikörper trägt somit zu einer erfolgreichen Abtötung des Erregers durch die equinen Makrophagen bei (HIETALA et al., 1987b; FLAMINIO et al., 1999). Eine aktuelle Studie an Zellkulturen mit Mäusemakrophagen zeigte dagegen, dass R. equi nicht in der Lage ist, die Phagosom-Lysosom-Verschmelzung zu verhindern. Vielmehr war der Säuregehalt in Phagolysosomen, die R. equi enthielten, herabgesetzt. Dies ließe vermuten, dass hierin eine Überlebensstrategie des Erregers besteht (TOYOOKA et al., 2005).

Die Virulenzmechanismen von R. equi blieben lange unbekannt, bis TAKAI et al. und TKACHUK-SAAD und PRESCOTT im Jahr 1991 zeitgleich die Virulenzplasmide entdeckten. Anders als in den meisten Umweltisolaten von R. equi fanden sie in Isolaten von Fohlen mit Pneumonien typische 80-90 kb große Plasmide, die sieben engverwandte Virulenzplasmide – VapA und VapC bis VapH – enthielten (TAKAI et al., 1991a + b; TKACHUK-SAAD und PRESCOTT, 1991).

Das Virulenzplasmid A wird temperaturabhängig auf der Bakterienoberfläche exprimiert und beeinflusst die anderen Virulenzplasmide (BYRNE et al., 2001). Das VapA ist aber alleine nicht ausreichend, um die Virulenz von R. equi vollständig aufrechtzuerhalten und zu erklären (GIGUÈRE et al., 1999b). Die anderen Virulenzplasmide sind mitverantwortlich für die Möglichkeit einer schnellen intrazellulären Replikation (HONDALUS und MOSSER, 1994).

Eine weitere Rolle für die Virulenz spielen in der Zellwand von R. equi enthaltene Glykolipide, die typische komplexe und verzweigte Fettsäuren enthalten (sog.

Mycolic acids). R. equi-Stämme, die über längere dieser spezifischen Kohlenhydrat-ketten verfügen, stellten sich im Mäuseversuch virulenter dar als solche mit kurzen Ketten (GOTOH et al., 1991). Als weitere mögliche Virulenzfaktoren wurden

Polysaccharide der Kapsel, die die Leukozytenfunktion hemmen, untersucht. Auch Enzyme wie die Cholesteroloxidase und Cholinphosphohydrolase und Exoenzyme der Phospholipase C, sog. „equi-Faktoren“, die die Membranstabilität beeinflussen, wurden auf ihren Einfluß auf die Virulenz von R. equi getestet. Alle diese Faktoren fand man aber sowohl bei virulenten als auch bei avirulenten R. equi Stämmen (AINSWORTH, 1999; GIGUÈRE, 2001), so dass ihre genaue Funktion bei einer Infektion unklar blieb. In einer Studie wurde der Einfluss der Isocitratlyase, eines Enzyms, das für den Abbau von membranständigen Fettsäuren mittels ß-Oxidation gebraucht wird, auf die Virulenz eines R. equi-Isolates untersucht (WALL et al., 2005). Sowohl im Mäuseversuch als auch im Infektionsversuch mit je vier drei Wochen alten Fohlen wurde eine experimentell hergestellte R. equi-Mutante, die keine Isocitratlyase synthetisieren kann, besser eliminiert als der ursprüngliche Stamm. Dadurch wurde der Einfluss des sog. aceA-Gens, welches die Gensequenz für die Isocitratlyase beeinhaltet, auf die Virulenz von Rhodococcus equi bewiesen.

Ebenso liegen Hinweise dafür vor, dass Membranlipide eine wichtige Rolle für ein intrazelluläres Überleben von R. equi nach der Phagozytose spielen (WALL et al., 2005).

2.1.3 Klinische Symptome der Rhodococcus equi-Erkrankung