Untersuchung diagnostischer Verfahren und Kontrollmaßnahmen der Paratuberkulose
mittels SWOT-Analyse
INAUGURAL-DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
( Dr. med. vet. )
vorgelegt von Ulrike Mohr aus Hamburg
Hannover 2016
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Martina Hoedemaker, PhD Klinik für Rinder
1. Gutachterin: Prof. Dr. Martina Hoedemaker
2. Gutachter: Prof. Dr. Lothar Kreienbrock
Tag der mündlichen Prüfung: 08. November 2016
Meiner Familie.
Insbesondere meinem Mann
und meinem Vater.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... 19
2 Schrifttum ... 21
2.1 Definition und historischer Überblick ... 21
2.2 Mykobakterien ... 23
2.3 Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis ... 25
2.3.1 Taxonomie und Genetik ... 25
2.3.2 Morphologie und Kultivierung ... 29
2.3.3 Pathogenität (Virulenzfaktoren, Antigene) ... 32
2.3.4 Tenazität und Inaktivierung ... 35
2.4 Epidemiologie der Paratuberkulose ... 39
2.4.1 Wirtsspektrum ... 39
2.4.2 Genetische Prädisposition und andere Risikofaktoren ... 43
2.4.3 Empfänglichkeit und altersbedingte Resistenz ... 44
2.4.4 Erregerausscheidung ... 46
2.4.5 Übertragungswege ... 48
2.5 Erkrankungsbild ... 58
2.5.1 Pathogenese ... 58
2.5.2 Klinisches Bild und Differentialdiagnose ... 63
2.5.3 Pathologisch-anatomische und histologische Veränderungen ... 71
2.5.4 Immunologie ... 79
2.6 Diagnose ... 86
2.6.1 Klinik ... 88
2.6.2 Direkte Nachweisverfahren ... 89
2.6.2.1 Mikroskopischer Erregernachweis ... 89
2.6.2.2 Kultureller Erregernachweis ... 90
2.6.2.3 Polymerase-Kettenreaktion ... 96
2.6.3 Indirekte Nachweisverfahren der zellulären Immunantwort ... 101
2.6.3.1 Gamma-Interferon-Test ... 101
2.6.3.2 Johnin-Hauttest ... 103
2.6.4 Indirekte serologische Nachweisverfahren ... 105
2.6.4.1 KBR ... 105
2.6.4.2 AGIDT ... 106
2.6.4.3 ELISA ... 107
2.7 Paratuberkulosekontrolle ... 110
2.7.1 Kontrollmaßnahmen nach der OIE ... 110
2.7.2 Kontrollprogramme ... 121
2.7.2.1 Deutschland ... 121
2.7.2.2 Österreich ... 134
2.7.2.3 USA ... 135
2.7.2.4 Australien ... 137
2.7.2.5 Niederlande ... 138
2.7.2.6 Belgien ... 140
2.7.2.7 Dänemark ... 141
2.7.2.8 Frankreich ... 143
2.8 Wirtschaftliche Bedeutung ... 144
2.9 Zoonosepotential von MAP ... 149
3 Methodendarstellung ... 155
3.1 SWOT-Analyse ... 155
3.2 SWOT-Analyse der Diagnoseverfahren ... 156
3.3 Fazit der SWOT-Analyse für die verschiedenen Diagnoseverfahren ... 157
3.4 Anwendungsempfehlungen der Diagnoseverfahren ... 159
3.5 SWOT-Analyse der OIE-Kontrollmaßnahmen ... 159
3.6 Idealfall zur Kontrolle der Paratuberkulose eines Landes ... 161
3.7 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen ausgewählter Länder ... 161
3.8 Boston Consulting Group Matrix ... 167
3.9 Anpassung der BCG Matrix ... 169
4 Ergebnisse ... 172
4.1 SWOT-Analyse der Diagnoseverfahren ... 172
4.1.1 Mikroskopischer Erregernachweis ... 172
4.1.2 Herkömmliche Kultursysteme ... 174
4.1.3 Automatische Kultursysteme ... 176
4.1.4 PCR ... 178
4.1.5 Gamma-Interferon-Test ... 180
4.1.6 Johnin-Hauttest ... 181
4.1.7 ELISA ... 183
4.1.8 KBR ... 184
4.1.9 AGIDT ... 186
4.2 Fazit der SWOT-Analyse für die verschiedenen Diagnoseverfahren ... 187
4.2.1 Mikroskopischer Erregernachweis ... 188
4.2.2 Kultureller Erregernachweis ... 189
4.2.3 Automatischer kultureller Erregernachweis ... 191
4.2.4 PCR ... 192
4.2.5 Gamma-Interferon-Test ... 193
4.2.6 Johnin-Hauttest ... 195
4.2.7 ELISA ... 196
4.2.8 KBR ... 197
4.2.9 AGIDT ... 199
4.3 Anwendungsempfehlungen der Diagnoseverfahren ... 200
4.3.1 Freiwillige Untersuchung einer MAP-unverdächtigen Herde ... 200
4.3.2 Zukauf eines Tieres für einen MAP-unverdächtigen Betrieb ... 202
4.3.3 Klinischer Verdacht eines Einzeltieres ... 203
4.3.4 Verdächtige Tiere einer Herde mit unbekanntem MAP-Status ... 205
4.3.5 Überwachung eines MAP-infizierten Bestandes ... 207
4.4 SWOT-Analyse der OIE-Kontrollmaßnahmen ... 209
4.5 Idealfall zur Kontrolle der Paratuberkulose eines Landes ... 230
4.6 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen ausgewählter Länder ... 234
4.6.1 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Deutschland ... 234
4.6.2 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Tschechien ... 239
4.6.3 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Schweden ... 244
4.6.4 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Norwegen ... 248
4.6.5 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Griechenland ... 254
4.6.6 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Österreich ... 259
4.6.7 Betrachtung der Kontrollmaßnahmen von Japan ... 264
4.7 BCG Matrix ... 269
5 Kritische Anmerkungen ... 277
6 Zusammenfassung ... 279
7 Summary ... 283
8 Literaturverzeichnis ... 287
Danksagung ... 337
Abkürzungsverzeichnis
AGIDT Agargelimmunodiffusionstest
AHA Animal Health Australia
BCG Boston Consulting Group
BMEL Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft BMVEL Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und
Landwirtschaft
BVD Bovine Virusdiarrhoe
CARD 15 caspase recruitment domain 15 CD cluster of differentiation
ELISA Enzyme-Linked Immunosorbent Assay FAP fibronectin attachment protein
FN Fibronectin
Glu Glutaminsäure
GOT Gebührenordnung für Tierärzte
GPL Glycopeptidolipid
HEMAP Hessisches Untersuchungsprogramm zur Paratuberkulose HEYM Herrold’s egg yolk Medium
HIT Herkunftssicherungs- und Informationssystem für Tiere HIV Humanes Immundefizienz-Virus
HPC Hexadecylpyridiniumchlorid
HT Hashimoto-Thyroiditis
HTSK Hessische Tierseuchenkasse HTST high temperature short time IAC internal amplification control
IFN-γ Interferon gamma
IgG Immunglobulin G
IL Interleukin
IPP Intensive Paratuberculosis Program
IS Insertionssequenz
KBE Koloniebildende Einheit
KBR Komplementbindungsreaktion
LAM Lipoarabinomannan
LHL Landesbetrieb Hessisches Landeslabor
LJ Löwenstein-Jensen
LUA Landesuntersuchungsamt
LUFA Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
M. Mycobacterium
MAC Mycobacterium avium-Komplex
MAP Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis MOSS Monitoring and Surveillance System
MOTT mycobacteria other than tubercle bacilli
MQAP Milk Quality Assurance Program
MS Multiple Sklerose
N Note
NAHMS National Animal Health Monitoring System NBJDSP National Bovine Johne’s Disease Strategic Plan NCBI National Center for Biotechnology Information NJDP National Johne’s Disease Project
NRAMP1 natural resistance associated macrophage protein 1 OIE World Organisation for animal health
OJDMP Ovine Johne’s Disease Management Plan
ORF open reading frame
PANTA Polymyxin B, Amphotercin B, Nalixinsäure, Trimethoprim und Azlocillin
PCR polymerase chain reaction
p.p. post partum
PPA protoplasmic antigen
PPD purified protein derivate
Pro Prolin
REA Restriction Endonuclease Analysis
RGD Rindergesundheitsdienst
ssp. Subspezies
SWOT Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats
TGF-β transforming growth factor beta
Th T-Helfer
TNF-α Tumor-Nekrose-Faktor alpha
VBJDCP Voluntary Bovine Johne’s Disease Control Program WAHIS World Animal Health Information System
ZnT8 Zink-Transporter 8
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1 Übertragungswege der Paratuberkulose bei einer postnatalen Infektion
51
Abbildung 2 Übertragungswege der Paratuberkulose bei einer pränatalen Infektion
54 Abbildung 3 Kachektisches Tier mit klinischer Paratuberkulose 67 Abbildung 4 Charakteristische Blasenbildung im Kot einer Kuh mit klinischer
Paratuberkulose
67
Abbildung 5 Kuh mit Kehlgangsödem 68
Abbildung 6 Klinisch erkrankte Tiere als Spitze des Eisbergs 69 Abbildung 7 Darm eines Schafes mit granulomatöser Enteritis und sichtbar
verdickter Mukosa
72 Abbildung 8 Vergleich der Immunantworten bei subklinisch und klinisch
infizierten Tieren
83 Abbildung 9 Verlauf der reziproken Immunantwort und
Bakterienausscheidung bis zum Erscheinen klinischer Symptome
85
Abbildung 10 Übersicht der verschiedenen Diagnoseverfahren 87 Abbildung 11 Schematische Übersicht des Hessischen
Untersuchungsprogramms zur Paratuberkulose (HEMAP) in Milchviehbeständen der Stufe A und B
131
Abbildung 12 Direkte Verluste durch eine Paratuberkulose-Erkrankung 147 Abbildung 13 Indirekte Verluste durch eine Paratuberkulose-Erkrankung 148 Abbildung 14 SWOT-Analyse am Beispiel des Volkswagen Konzerns 156 Abbildung 15 Beispielhafte Darstellung des Spinnennetz-Diagramms für ein
fiktives Diagnoseverfahren
158 Abbildung 16 Übersicht über die in Deutschland geltenden
Kontrollmaßnahmen gegen Paratuberkulose von Januar bis Juni 2014
162
Abbildung 17 Übersicht über die in Deutschland aufgetretenen Neuinfektionen an Paratuberkulose im Jahr 2005
163 Abbildung 18 Übersicht über die in Deutschland gehaltenen Rinder im Jahr
2005
164 Abbildung 19 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie für
ein fiktives Länderbeispiel von 2005 bis 2014
166 Abbildung 20 Portfolioplanung anhand der BCG Matrix 168 Abbildung 21 Beispielhafte Darstellung der abgewandelten BCG Matrix 170 Abbildung 22 Grafische Übersicht der Gesamtnoten aller
Diagnostikverfahren auf Grundlage der SWOT-Analyse
187 Abbildung 23 Übersicht aller Faktoren des mikroskopischen
Erregernachweises im Spinnennetz-Diagramm
188 Abbildung 24 Übersicht aller Faktoren des kulturellen Erregernachweises im
Spinnennetz-Diagramm
190 Abbildung 25 Übersicht aller Faktoren des automatischen kulturellen
Erregernachweises im Spinnennetz-Diagramm
191 Abbildung 26 Übersicht aller Faktoren der PCR im Spinnennetz-Diagramm 192 Abbildung 27 Übersicht aller Faktoren des Gamma-Interferon-Tests im
Spinnennetz-Diagramm
194 Abbildung 28 Übersicht aller Faktoren des Johnin-Hauttests im Spinnennetz-
Diagramm
195 Abbildung 29 Übersicht aller Faktoren des ELISA im Spinnennetz-Diagramm 196 Abbildung 30 Übersicht aller Faktoren der KBR im Spinnennetz-Diagramm 198 Abbildung 31 Übersicht aller Faktoren des AGIDT im Spinnennetz-Diagramm 199 Abbildung 32 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in
Deutschland von 2005-2014
238 Abbildung 33 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in
Tschechien von 2005-2014
243 Abbildung 34 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in
Schweden von 2005-2014
247
Abbildung 35 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in Norwegen von 2005-2014
252 Abbildung 36 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in
Griechenland von 2005-2014
258 Abbildung 37 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in
Österreich von 2006-2014
263 Abbildung 38 Grafische Darstellung des Inzidenzverlaufes mit Trendlinie in
Japan von 2005-2014
267
Abbildung 39 BCG Matrix der bewerteten Kontrollmaßnahmen in den untersuchten Ländern
270
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1 Übersicht über die mikrobiologischen Charakteristika der MAP- Stämme Typ I und Typ II
32
Tabelle 2 Übersicht über die Wildwiederkäuerspezies, bei denen Paratuberkulose bereits diagnostiziert wurde
40 Tabelle 3 Übersicht über alle bislang bekannten freilebenden
Nichtwiederkäuer, aus denen MAP isoliert werden konnte
42 Tabelle 4 Beispielhafte und verkürzte Darstellung der SWOT-Analyse
eines fiktiven Diagnostikverfahrens
157 Tabelle 5 Übersicht der in Deutschland durchgeführten Maßnahmen von
2005 bis 2007 im Vergleich zum Idealfall
165 Tabelle 6 SWOT-Analyse des mikroskopischen Erregernachweises 172 Tabelle 7 SWOT-Analyse des kulturellen Erregernachweises 174 Tabelle 8 SWOT-Analyse des automatischen kulturellen
Erregernachweises
176
Tabelle 9 SWOT-Analyse der PCR 178
Tabelle 10 SWOT-Analyse des Gamma-Interferon-Tests 180
Tabelle 11 SWOT-Analyse des Johnin-Hauttests 182
Tabelle 12 SWOT-Analyse des ELISA 183
Tabelle 13 SWOT-Analyse der KBR 185
Tabelle 14 SWOT-Analyse des AGIDT 186
Tabelle 15 SWOT-Analyse der Meldepflicht 209
Tabelle 16 SWOT-Analyse der Schutzmaßnahmen beim Import (Erfassung der Identitäten aller importierten Tierzugänge)
210
Tabelle 17 SWOT-Analyse der Schutzmaßnahmen beim Import (Quarantäne, Infektionsnachweise und Importverbot für Milchvieh)
211
Tabelle 18 SWOT-Analyse des Monitoring 213
Tabelle 19 SWOT-Analyse der Surveillance 214
Tabelle 20 SWOT-Analyse der Targeted Surveillance 216
Tabelle 21 SWOT-Analyse des Screening 218 Tabelle 22 SWOT-Analyse für die Kontrolle der Tierbewegungen 219
Tabelle 23 SWOT-Analyse der Keulung 220
Tabelle 24 SWOT-Analyse der modifizierten Keulung 221 Tabelle 25 SWOT-Analyse zur Errichtung einer Schutzzone 222 Tabelle 26 SWOT-Analyse zur Errichtung einer Eingrenzungszone 223 Tabelle 27 SWOT-Analyse der offiziellen Impfanordnung 225
Tabelle 28 SWOT-Analyse des Impfverbots 226
Tabelle 29 SWOT-Analyse der Behandlung 227
Tabelle 30 SWOT-Analyse der Kontrolle von Wildtierreservoiren 228 Tabelle 31 SWOT-Analyse der Kontrolle von Vektoren 229 Tabelle 32 Maßnahmen zur optimalen Statuserfassung des
Paratuberkulose-Vorkommens eines Landes
230 Tabelle 33 Maßnahmen zur optimalen Kontrolle und Bekämpfung des
Paratuberkulose-Vorkommens eines Landes
232 Tabelle 34 Übersicht der in Deutschland durchgeführten Maßnahmen von
2005 bis 2007 im Vergleich zum Idealfall
235 Tabelle 35 Übersicht der in Deutschland durchgeführten Maßnahmen vom
2. Halbjahr 2008 bis 2014 im Vergleich zum Idealfall
236 Tabelle 36 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die
Inzidenz der Paratuberkulose in Deutschland im Zeitraum von 2005-2014
237
Tabelle 37 Übersicht der in Tschechien durchgeführten Maßnahmen von 2005 bis 2008 im Vergleich zum Idealfall
239 Tabelle 38 Übersicht der in Tschechien durchgeführten Maßnahmen vom
2. Halbjahr 2010 bis 1. Halbjahr 2013 im Vergleich zum Idealfall 241 Tabelle 39 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die
Inzidenz der Paratuberkulose in Tschechien im Zeitraum von 2005-2014
242
Tabelle 40 Übersicht der in Schweden durchgeführten Maßnahmen von 2011 bis 2014 im Vergleich zum Idealfall
245
Tabelle 41 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die Inzidenz der Paratuberkulose in Schweden im Zeitraum von 2005-2014
246
Tabelle 42 Übersicht der in Norwegen durchgeführten Maßnahmen von 2005 bis 2007 im Vergleich zum Idealfall
249 Tabelle 43 Übersicht der in Norwegen durchgeführten Maßnahmen von
2012 bis 2014 im Vergleich zum Idealfall
250 Tabelle 44 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die
Inzidenz der Paratuberkulose in Norwegen im Zeitraum von 2005-2014
251
Tabelle 45 Übersicht der in Griechenland durchgeführten Maßnahmen von 2005 bis 2007 im Vergleich zum Idealfall
255 Tabelle 46 Übersicht der in Griechenland durchgeführten Maßnahmen von
2010 bis 2014 im Vergleich zum Idealfall
256 Tabelle 47 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die
Inzidenz der Paratuberkulose in Griechenland im Zeitraum von 2005-2014
257
Tabelle 48 Übersicht der in Österreich durchgeführten Maßnahmen von 2006 bis 2011 im Vergleich zum Idealfall
260 Tabelle 49 Übersicht der in Österreich durchgeführten Maßnahmen von
2012 bis 2014 im Vergleich zum Idealfall
261 Tabelle 50 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die
Inzidenz der Paratuberkulose in Österreich im Zeitraum von 2006-2014
262
Tabelle 51 Übersicht der in Japan durchgeführten Maßnahmen vom 2.
Halbjahr 2008 bis 2014 im Vergleich zum Idealfall
265 Tabelle 52 Zahl der neuinfizierten Tiere, Anzahl der Rinder und die
Inzidenz der Paratuberkulose in Japan im Zeitraum von 2005- 2014
267
1 Einleitung
Paratuberkulose ist eine weltweit verbreitete chronische Durchfallerkrankung, die nahezu alle Wiederkäuerspezies befallen kann. Der verursachende Erreger Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis führt aufgrund fehlender Therapiemöglichkeiten unweigerlich zum Tod des infizierten Tieres. Die auftretenden klinischen Symptome bedeuten sowohl in der Mast- wie auch Milchviehhaltung schwere finanzielle Verluste für die betroffenen Betriebe.
Paratuberkulose ist nicht nur in Deutschland ein zunehmendes Problem in der Rinderhaltung, sondern nimmt auch weltweit einen immer höheren Stellenwert ein.
Besonders kritisch ist hierbei die schlechte Nachweisbarkeit infizierter Tiere zu betrachten, wodurch es vermehrt zu unerkannt erregerausscheidenden Rindern in den Herden kommen kann, die den Infektionsdruck im Bestand besonders auf Kälber und das Jungvieh kontinuierlich erhöhen. Den vorhandenen Diagnoseverfahren mangelt es an ausreichender Sensitivität und Spezifität. Um eine verlässliche Aussage über den wahren Infektionsstatus eines Tieres bzw. einer Herde zu erhalten, ist die Auswahl des Testverfahrens für den jeweiligen Untersuchungszweck und Infektionszeitpunkt entscheidend. Daher ist ein Ziel dieser Arbeit die Bewertung von Diagnoseverfahren mittels einer SWOT-Anaylse (englisch für Strengths, Weakness, Opportunities und Threats), welche Stärken und Schwächen der jeweiligen Nachweismöglichkeiten einer Paratuberkulose-Infektion bewertet und Chancen und Risiken erkennen lässt. Anhand dieser Einschätzungen werden für fünf praxisrelevante Fallbeispiele Anwendungsempfehlungen dargestellt.
Genauso schwierig wie die richtige Diagnosestellung ist es auch, den Paratuberkulose-Erreger aus betroffenen Beständen zu eliminieren bzw. für Länder die Prävalenz zu kontrollieren. Viele Nationen haben daher freiwillige oder obligatorische Bekämpfungsprogramme entwickelt, deren Wirksamkeit jedoch schwer zu bestimmen ist. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist deshalb die Bewertung von obligatorischen Maßnahmepaketen ausgewählter Länder gegen Paratuberkulose. Als Grundlage dient eine Einzelbetrachtung der von der OIE definierten Kontrollmaßnahmen gegen Tierseuchen mithilfe einer SWOT-Analyse.
Des Weiteren soll das Potential von Maßnahmenkombinationen ausgewählter Länder im Kampf gegen Paratuberkulose eingeschätzt werden. Dazu erfolgt ein Vergleich mit dem Entwurf eines theoretischen Idealfalls aus diesen OIE- Kontrollmaßnahmen. Außerdem wird Bezug genommen zu dem Inzidenzverlauf der Nationen im Zeitraum von 2005 bis 2014 auf Grundlage der gemeldeten Neuinfektionen. So kann die aktuelle Situation der Paratuberkulose-Kontrolle in Deutschland im Vergleich zu den Bemühungen und Erfolgen anderer Länder betrachtet und bewertet werden.
2 Schrifttum
2.1 Definition und historischer Überblick
Paratuberkulose ist eine in Deutschland meldepflichtige, weltweit verbreitete durch Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis verursachte chronische Durchfallerkrankung bei Wiederkäuern, welche unheilbar ist und immer tödlich endet.
Der klinische Verlauf ist durch Kachexie und granulomatöse Enteritis gekennzeichnet.
Erstmals tauchten Berichte über eine Enteritis-Form bei Rindern, die unter chronischem Durchfall leiden, im Jahr 1826 auf, wobei in dieser Quelle keine Ortsangabe übermittelt ist (CHIODINI et al., 1984). Erst 69 Jahre später gelang es Dr. Heinrich Albert JOHNE und Dr. Langedon FROTHINGHAM (1895) bei einer verendeten Kuh aus dem Oldenburger Raum einen Erreger zu identifizieren. Sie fanden in histologischen Schnitten veränderten Darmgewebes massenhaft säurefeste Stäbchen, die sich morphologisch kaum von denen der Bakterien einer Geflügeltuberkulose unterschieden. Daraus schlussfolgerten sie, dass es sich bei der Erkrankung um eine eigentümliche Form der Darmtuberkulose handelt, die von infiziertem Geflügel per os übertragen wird. Diese Theorie wurde jedoch von BANG (1906) nach über einem Jahrzehnt widerlegt. Er erklärte die atypische Darmerkrankung für eigenständig und nannte sie Enteritis chronica bovis pseudotuberculosa oder paratuberculosa.
Zwei Jahre später gelang es BUGGE und ALBIEN (1908) erstmals, den Erreger aus Mesenteriallymphknoten erkrankter Rinder zu isolieren.
Aber erst TWORT und INGRAM (1912) war es möglich, auf einem neu entwickelten Nährboden unter Zusatz abgetöteten Koloniematerials des Mycobacterium (M.) phlei den Erreger zuverlässig zu kultivieren, den sie Mycobacterium enteritidis chronicae pseudotuberculosae bovis johne nannten.
Die folgenden Jahre dienten der weiteren Erforschung der Kultivierung und diagnostischen Tests. 1923 erhielt das Bakterium seine vorläufige Bezeichnung Mycobacterium paratuberculosis, als die erste Ausgabe des Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology erschien (CHIODINI, 1993). Im selben Jahr fand man
heraus, dass subkutane Injektionen des Bakteriums nicht zu einer Erkrankung führten. Diese Entdeckung bildete den Grundstein für weitergehende Impfversuche (CHIODINI, 1993).
Die Erkrankung breitete sich schnell in der Welt aus. Sie erreichte ab 1920 Afrika und Asien und wurde erstmals ab 1930 in Südamerika und Indien beobachtet. Jedoch stand erst 1970 endgültig fest, dass sich die Erkrankung weltweit ausgebreitet hatte.
(CHIODINI, 1993).
HAGAN (1938) machte eines der wichtigsten Forschungsergebnisse seines Jahrzehnts. Er konnte nachweisen, dass Tiere ab einem bestimmten Alter resistent gegenüber einer oralen Infektion waren (altersabhängige Resistenz, s. 2.4.3).
In den 1960ern wurden gleich mehrere Entdeckungen gemacht. Es gelang der Nachweis, dass klinisch unauffällige, aber infizierte Tiere (Carrier) das Bakterium mit ihrem Kot ausscheiden. Zudem fand man den Erreger in Samenflüssigkeit infizierter Bullen und in Uteri erkrankter Kühe (MANNING u. COLLINS, 2010 b). Damit war die potentielle Möglichkeit einer intra- oder transuterinen Infektion belegt.
Im selben Jahrzehnt wurden wichtige diagnostische Tests entwickelt und eingeführt, wie z.B. der Fluoreszenz-Antikörper-Test. Die anschließenden Jahrzehnte brachten keine herausragenden Entdeckungen, trugen jedoch zum besseren Verständnis des Krankheitskomplexes bei (CHIODINI, 1993).
1983 kamen auf Einladung von Dr. Richard Merkal zum ersten Mal Forscher aus aller Welt zum First International Colloquium on Paratuberculosis in Ames (Iowa, USA) zusammen. Seitdem findet diese Veranstaltung alle zwei bis drei Jahre statt, um Neuigkeiten zum Krankheitskomplex der Paratuberkulose auszutauschen.
LI et al. (2005) konnten das gesamte Genom des Bakteriums entschlüsseln. In diesem Jahrzehnt wurden viele neue Test- und Kontrollprogramme entwickelt, wie z.B. Milchtankuntersuchungen auf Antikörper.
Die heutige Bezeichnung für das Bakterium lautet Mycobacterium avium ssp.
paratuberculosis und die Erkrankung wird Paratuberkulose oder Johne‘sche Krankheit genannt.
2.2 Mykobakterien
Mykobakterien gehören der Gattung Mycobacterium an, welche die einzige in ihrer Familie Mycobacteriacea der Ordnung Actinomycetales ist (RASTOGI et al., 2001).
Die Gattung umfasst mehr als 130 Spezies und Subspezies (TURENNE et al., 2007).
Mykobakterien sind schwach grampositive, gerade oder leicht gebogene Stäbchenbakterien, die unbeweglich und nicht sporenbildend sind (GRANGE, 1990).
Das Löwenstein-Jensen-Medium (LJ-Medium) wird am häufigsten zur Kultivierung dieser Bakteriengattung benutzt und lässt sich durch Modifikationen auch den speziellen Wachstumsanforderungen einiger Spezies anpassen, wie die Anwesenheit von Mycobactin, Eisenammoniumcitrat, Pyruvat oder einen niedrigen pH-Wert (LÉVY-FRÉBAULT u. PORTAELS, 1992).
Die Gattungen Corynebacterium, Nocardia und Rhodococcus sind am engsten verwandt und ähneln in vielen Eigenschaften den Mykobakterien. Diese lassen sich jedoch durch einige Eigenheiten von anderen Organismen unterscheiden und es wurden drei Minimalstandards zur Zuordnung festgelegt (LÉVY-FRÉBAULT u.
PORTAELS, 1992). Dazu zählt als erstes die Säure- und Alkoholfestigkeit. Darunter versteht man die Fähigkeit, bei der Ziehl-Neelsen-Färbung den unter Wärmeeinwirkung am Bakterium gebundenen Farbstoff Karbolfuchsin unter Einfluss von salzsaurem Alkohol nicht mehr abzugeben und nach Gegenfärbung mit Methylenblau rot angefärbt zu erscheinen (GEDEK et al., 1993; AMTSBERG u.
VERSPOHL, 2011). Weiter gilt ein Guanin- und Cytosin-Gehalt der DNS von 61- 71 mol % und das hohe Vorkommen von langkettigen Lipiden, den Mykolsäuren, mit 60 bis 90 Kohlenstoffatomen in den Zellwänden als spezifisch für Mykobakterien.
Letztere sind kovalent an das Peptidoglykan der Zellwände gebunden und bedingen durch ihre charakteristische Länge den komplexen Zellwandaufbau der Mykobakterien (BRENNAN u. NIKAIDO, 1995). Zudem sind die Mykolsäuren für die niedrige Permeabilität der Zellwände verantwortlich und führen so zu einer hohen Resistenz gegenüber Therapeutika und Umwelteinflüssen (GEDEK et al., 1993).
Die oben genannten Gattungen Corynebacterium, Nocardia und Rhodococcus besitzen zwar einen ähnlich hohen Guanin- und Cytosingehalt der DNS, sind aber ansonsten lediglich partiell säurefest, was anhand der Kinyoun-Färbung, einer
modifizierten Form der Ziehl-Neelsen-Färbung, nachgewiesen werden kann (AMTSBERG u. VERSPOHL, 2011). Zudem umfassen die Mykolsäuren in den Zellwänden nur 40 bis 60 Kohlenstoffatome (LÉVY-FRÉBAULT u. PORTAELS, 1992;
BRENNAN u. NIKAIDO, 1995).
Mykobakterien lassen sich nach verschiedenen Aspekten einteilen. Nach epidemiologischen Kriterien kann man diese Gattung in obligat parasitäre und saprophytär lebende Spezies trennen (ROLLE u. MAYR, 2002). Zu den obligaten Parasiten zählen alle Spezies des Tuberkulose-Komplexes wie M. tuberculosis, M.
bovis, M. caprae, M. africanum und M. microti. An Tuberkulose sterben heutzutage besonders in Entwicklungsländern noch immer drei Millionen Menschen pro Jahr (BRENNAN u. NIKAIDO, 1995). Davon abzugrenzen sind die als fakultativ pathogen zu betrachtenden atypischen, nicht-tuberkulösen Mykobakterien (MOTT, mycobacteria other than tubercle bacilli; TURENNE et al., 2007). Diese Gruppe umfasst den größten Anteil der Spezies der Mykobakterien. Es handelt sich dabei um weitverbreitete, harmlose Saprobionten (GEDEK et al., 1993).
Sonderstellungen nehmen die Spezies M. leprae und der M. avium-Komplex ein (ROLLE u. MAYR, 2002). Bei ersterem handelt es sich um den rein humanpathogenen Erreger der Lepra, der in vitro nicht kultivierbar ist. Weltweit sind über zwölf Millionen Menschen von dieser Krankheit betroffen (BRENNAN u.
NIKAIDO, 1995). Der M. avium-Komplex enthält die obligat pathogenen Erreger der Geflügeltuberkulose und Paratuberkulose sowie saprophytäre Spezies (ROLLE u.
MAYR, 2002).
Mit Ausnahme des Tuberkulose-Komplexes und des Lepraerregers kann eine Einteilung der Mykobakterien anhand von Wachstumsgeschwindigkeit und Pigmentbildung in die vier Runyon-Gruppen erfolgen (STAHL u. URBANCE, 1990).
Die Runyon-Gruppen I bis III umfassen alle langsam wachsenden Spezies und unterscheiden sich lediglich in ihrer Pigmentbildung. Unter langsam wachsenden Spezies versteht man diejenigen, die länger als sieben Tage, meist jedoch zwei bis drei Wochen benötigen, um sichtbare Kolonien auf einem Medium zu bilden, während schnell wachsende hierfür weniger als sieben Tagen beanspruchen (GRANGE, 1990). Die Erreger der Gruppe I zeigen unter Lichteinfluss ein gelbliches
Pigment (photochromogen), Gruppe II bildet in Dunkelheit ein ähnlich gefärbtes Pigment (scotochromogen), während Gruppe III keine Pigmentbildung erkennen lässt (nonphotochromogen). Die Runyon-Gruppe IV umfasst hingegen alle schnell wachsenden Mykobakterien (STAHL u. URBANCE, 1990).
Zur Speziesdifferenzierung und phylogenetischen Klassifizierung der Gattung dienen molekularbiologische Methoden mithilfe der 16S RNS-Sequenz (STAHL u.
URBANCE, 1990).
2.3 Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis 2.3.1 Taxonomie und Genetik
Nach dem National Center for Biotechnology Information (NCBI) TAXONOMY BROWSER (2013) ist M. avium ssp. paratuberculosis wie folgt systematisch einzuordnen:
Stamm Actinobacteria Ordnung Actinomycetales Familie Mycobacteriaceae Gattung Mycobacterium
Aufgrund der Faktoren Wachstumsgeschwindigkeit und Pigmentbildung wird der Erreger in die Runyon-Gruppe III eingeteilt (ROLLE u. MAYR, 2002), wobei es jedoch Ausnahmen gibt, die später erwähnt werden (s. 2.3.2). THOREL et al. (1990) ordnen den Erreger der Paratuberkulose der Spezies M. avium zu, da umfangreiche Untersuchungen der DNS und Fettsäuren einen Verwandtschaftsgrad von über 90 % belegen, während COLLINS (2003) sogar eine 99 % Homologie der DNS beweisen konnte. Aufgrund dieser Verwandtschaft schlagen THOREL et al. (1990) eine Umbenennung des bisher als M. paratuberculosis bekannten Erregers in M. avium ssp. paratuberculosis vor. Die Spezies M. avium weist demnach folgende Subspezies auf: M. avium ssp. avium, M. avium ssp. paratuberculosis und M. avium ssp. silvaticum und wird häufig als Mycobacterium-avium-Komplex (MAC) bezeichnet. TURENNE und ALEXANDER (2010) ordnen zusätzlich zu den
genannten Subspezies noch M. avium ssp. hominissuis hinzu. Häufig wird zu dem MAC ebenfalls M. intracellulare gezählt und als Mycobacterium-avium-intracellulare- Komplex bezeichnet. Bei M. intracellulare handelt es sich jedoch um eine distinkte Spezies (BAESS, 1983). Innerhalb der letzten Jahre wurden vier neue Spezies des MAC nachgewiesen, nämlich M. chimaera, M. colombiense, M. arosiense und M.
vulneris, deren genaue Bedeutung jedoch noch weitgehend unbekannt ist (TURENNE u. ALEXANDER, 2010).
Momentan sind aufgrund unvollständiger globaler Akzeptanz des Thorel-Vorschlags zur Umklassifizierung und -benennung des Organismus zwei Namensvarianten im Umlauf. Die Benutzung des Namens ist abhängig von dem Gebrauchsort (SWEENEY, 1996). Während in Europa vorwiegend der Name M. avium ssp.
paratuberculosis verbreitet ist, genießt in Amerika die Variante M. paratuberculosis größere Akzeptanz. In dieser Arbeit wird der Name M. avium ssp. paratuberculosis (MAP) Verwendung finden.
LI et al. (2005) gelang es, das komplette Genom eines Isolats des K-10 Stammes, einem typischen Vertreter eines bovinen MAP-Types, zu sequenzieren (Genbank Nr.
NC002944). Das K-10 Genom besteht aus einem einzigen kreisförmigen Chromosom, es enthält 4.829.781 Basenpaare, bis zu 4.587 Gene und besitzt einen Guanin- und Cytosin-Gehalt von 69,3 mol % (LI et al., 2005). Im Vergleich zu anderen Bakterien zeigen die verschiedenen MAP-Stämme trotz unterschiedlichen geografischen Ursprungs nur eine geringe genetische Diversität (MOTIWALA et al., 2003) und im Gegensatz zu anderen Mykobakterien konnte bislang keine Plasmid- DNS nachgewiesen werden (HARRIS u. BARLETTA, 2001). Die Funktion von mehr als 30 % der analysierten Genomsequenzen ist bis heute noch nicht endgültig geklärt (PAUSTIAN et al., 2010).
In vielen Bakteriengenomen gibt es mobile genetische Elemente, bekannt als Insertionssequenzen (IS), die üblicherweise in vielen Kopien vertreten sind und als Untersuchungsziele von Polymerase-Kettenreaktionen (engl. polymerase chain reaction, PCR) genutzt werden können (MARSH et al., 1999). Die erste Insertionssequenz, die bei Mykobakterien gefunden wurde und als charakteristisch für MAP gilt, ist IS900 (KLAUSEN et al., 1997). Sie besteht aus 1.451 Basenpaaren,
besitzt einen Guanin- und Cytosin-Gehalt von 66 mol % und galt lange Zeit als höchstspezifischer Marker bei molekularbiologischen Untersuchungen für den präzisen Nachweis von MAP (GREEN et al., 1989). IS900 kommt in 17facher Kopie im Genom des K-10 Stammes (LI et al., 2005) bzw. in 14-18facher Kopie im Genom der anderen MAP-Stämme (TASARA u. STEPHAN, 2005) vor und steigert so die Sensitivität der Nachweisverfahren. Verwandte Sequenzen (IS901 und IS902) wurden in anderen Vertretern des MAC wie M. avium silvaticum gefunden (KUNZE et al., 1992). In den vergangenen Jahren haben gleich mehrere Arbeitsgruppen (STROMMENGER et al., 2001; ENGLUND et al., 2002; VANSNICK et al., 2004;
TASARA u. STEPHAN, 2005) die IS900 bei anderen in Wiederkäuern vorkommenden Mykobakterien positiv getestet, deren DNS-Sequenzen erstaunliche Homologie aufweisen. So wurden verstärkt falsch-positive Ergebnisse mit den Primern zum Nachweis für IS900 erzielt (VANSNICK et al., 2004). ENGLUND et al.
(2002) isolierten ein Mykobakterium aus einer gesunden Milchkuh, dessen Genom eine Kopie einer Sequenz enthielt, die eine 94 % Übereinstimmung zum IS900 zeigte. Dieses Isolat wurde als M. cookii identifiziert, welches ein nichtpathogener Vertreter scotochromogener Mykobakterien ist und zur normalen Bodenflora gehört.
Als Alternative zur IS900 für die genotypische Differenzierung und den Nachweis von MAP gibt es mittlerweile andere Zielelemente, die hochspezifisch und weniger anfällig für falsch-positive Ergebnisse sein sollen. Dazu gehört die ISMav2, die in dreifacher Kopie im Genom von MAP vorkommt und keine Ähnlichkeit zu bekannten anderen mykobakteriellen Insertionssequenzen besitzt (STROMMENGER et al., 2001; LI et al., 2005; TASARA u. STEPHAN, 2005). Weitere Ziele für PCR- Untersuchungen sind die Gene, welche für das Fragment F57 und das Hitzeschock- Protein HspX codieren. Sie sind einzigartig für MAP und liegen lediglich in einfacher Kopie im Genom vor (ENOSAWA et al., 2003; TASARA u. STEPHAN, 2005). Eine weitere Insertionssequenz, IS1311, kann verwendet werden, um MAP von eng verwandten Spezies zu differenzieren. Diese Sequenz ist nicht einzigartig für MAP, sondern wurde auch in M. avium ssp. avium nachgewiesen (MARSH et al., 1999).
Doch die Genabschnitte der beiden Spezies unterscheiden sich aufgrund von fünf Punktmutationen voneinander, was als Ziel für eine Restriction Endonuclease
Analysis (REA) zur Differenzierung dient. Diese Insertionssequenz kommt nach LI et al. (2005) in siebenfacher Kopie im Genom des K-10 Stammes von MAP vor.
Insertionssequenzen, wie IS900, 901 und 1245, können außerdem noch zur Unterscheidung von Subspezies innerhalb des MAC dienen (TURENNE u.
ALEXANDER, 2010). IS901 kommt nur in M. avium ssp. avium und M. avium ssp.
silvaticum vor, IS900 ist spezifisch für MAP und IS1245 findet sich in allen Subspezies, jedoch nie in MAP.
Die Isolate von MAP können grundsätzlich in zwei distinkte Biotypen eingeteilt werden, die sich sowohl genetisch (MARSH et al., 1999) als auch anhand ihrer Wachstumscharakteristika sowie Wirtspräferenz bzw. ihres Wirtsspektrums (DOHMANN et al., 2003) und ihrer Pathogenität (WHITTINGTON et al., 2000) voneinander unterscheiden.
Historisch betrachtet wurden diese beiden Stämme nach ihrem ersten Isolierungsort benannt und bekamen daher die Namen S-Typ (sheep) und C-Typ (cattle) (STEVENSON, 2010). Diese Bezeichnungen dürfen aber nicht zu der Annahme führen, es handle sich hierbei um wirtsspezifische Stämme, sondern lediglich um Wirtspräferenzen (STEVENSON et al., 2002). Um Verwirrung zu vermeiden, wurde daher eine Umbenennung von den Autoren vorgeschlagen, wobei die Schafstämme als Typ I und die bei Rindern zuerst isolierten Stämme als Typ II bezeichnet werden.
In dieser Arbeit findet diese neue Namensgebung Verwendung. Die Wirtspräferenz von Typ I-Stämmen liegt überwiegend bei kleinen Wiederkäuern wie Schaf und Ziege, zeigt bei diesen einen schweren Krankheitsverlauf, kommt aber nicht ausschließlich nur bei diesen Tierarten vor (WHITTINGTON et al., 2000). Typ II- Stämme sind am häufigsten bei Rindern zu finden. Ihr Wirtsspektrum ist jedoch deutlich größer. Sie kommen bei domestizierten als auch bei wildlebenden Wiederkäuern vor und konnten bei vielen anderen Säugetieren nachgewiesen werden (STEVENSON et al., 2002). Alle MAP-Stämme, die aus dem Darm von Morbus-Crohn-Patienten isoliert wurden, konnten dem Typ II zugeordnet werden (WHITTINGTON et al., 2000). Neuere Untersuchungsmethoden machten es möglich, die Stämme genetisch voneinander zu differenzieren. Es konnte zudem ein intermediärer Typ unterschieden werden. Diese Stämme werden auch als Typ III
oder Bison-Typ bezeichnet, wobei noch nicht endgültig geklärt ist, ob es sich um einen distinkten Stamm oder lediglich einen Subtyp von Typ II handelt (STEVENSON, 2010). Mehrere genotypische Unterschiede wurden seit 1990 zwischen Typ I und Typ II festgestellt. MARSH et al. (1999) beschreiben die Möglichkeit, anhand von einer Punktmutation im IS1311 die Rinder- von den Schafstämmen zu unterscheiden. Zudem ist die Anzahl der Kopien dieser Insertionssequenz bei den beiden Stämmen unterschiedlich (COLLINS, 2010).
Während bei Typ I neun Kopien im Genom vorhanden sind, kommen bei Typ II nur sieben vor. Des Weiteren beschreibt STEVENSON (2010) DNS-Abschnitte, sogenannte open reading frame (ORF), die nur in einem der beiden Typen gefunden werden konnten. Bei Typ I-Stämmen sind bisher vier dieser spezifischen ORF- Regionen bekannt und bei Typ II zwei.
2.3.2 Morphologie und Kultivierung
Der Erreger der Paratuberkulose ist ein säurefestes, schwach grampositives, unbewegliches und strikt aerobes Stäbchenbakterium mit einer Größe von 0,3-2,0 x 0,3-0,5 µm (BISPING u. AMTSBERG, 1988; CLARKE, 1997). Die Bakterien treten typischerweise in Klumpen oder Nestern auf, die auf eine Ausbildung von interzellulären Filamenten zurückzuführen ist (MERKAL et al., 1973; CHIODINI et al., 1984) und lassen sich mit der Ziehl-Neelsen-Färbung rot anfärben (COLLINS, 2003).
Der Aufbau der Zellwand von MAP gleicht dem aller Mykobakterien. Er ist ebenfalls sehr komplex, besitzt eine außergewöhnlich niedrige Permeabilität und ist reich an langkettigen Lipiden und wachsartigen Verbindungen mit Mykolsäuren, was für die Säurefestigkeit und den schwachpositiven Ausfall der Gramfärbung verantwortlich ist (BRENNAN u. NIKAIDO, 1995; CLARKE, 1997). Die Zellwand umfasst nach CLARKE (1997) folgende Schichten: eine innere Peptidoglycanschicht, eine mittlere asymmetrische Schicht langkettiger Fettsäuren, den Mykolsäuren, die kovalent an Arabinogalactane gebunden sind, sowie eine äußere Schicht von Peptidoglycolipiden. Ein membrangebundenes Glycolipid reicht als eine von verschiedenen immunmodulatorischen Komponenten in die Zellwand hinein.
In der Kultur ist MAP langsam wachsend und stellt hohe Ansprüche an den Nährboden (CLARKE, 1997). LAMBRECHT et al. (1988) haben eine Generationszeit von 1,3 bis 4,4 Tagen in Flüssignährmedium, abhängig von der Anzahl der Bakterien im Inokulum, ermittelt. Generell können die beiden MAP-Typen I und II nach STEVENSON (2010) nicht aufgrund ihrer Koloniemorphologie unterschieden werden.
Sie wachsen typischerweise in festen, kleinen 1-3 mm großen Kolonien mit trockener Oberfläche und grauweißer Farbe (CHIODINI et al., 1984; GEDEK et al., 1993).
DOHMANN et al. (2003) beschreiben die Kolonien von Isolaten des Typ I als glatt und einheitlich und die des Typ II als uneben und ungleichförmig. Davon ausgenommen sind pigmentierte Isolate, die ausschließlich bei Stämmen des Typ I gefunden wurden und eine prominente gelb bis orange Färbung aufweisen, die sich in allen Stadien des Wachstums zeigt (STEVENSON et al., 2002). Diese pigmentierten Stämme des Typ I bilden die genannte Ausnahme (s. 2.3.1) bei der Zuordnung von MAP in die Runyon-Gruppe III als nonphotochromogener Stamm.
Weitere auffällige phänotypische Merkmale des Typ I liegen in der Schwierigkeit, eine Primärkultur zu erstellen, und dem besonders langsamen Wachstum (COLLINS et al., 1990). Typ II-Stämme sind verhältnismäßig leicht zu isolieren, brauchen aber 4-16 Wochen für ein erkennbares Wachstum, abhängig vom initialen Inokulum (STEVENSON, 2010). Typ I-Stämme wachsen typischerweise noch langsamer und Primärkulturen können vier Monate bis ein Jahr benötigen.
Eisen ist ein essentieller Wachstumsfaktor aller Mikroorganismen in vitro wie in vivo (THOREL, 1984). Die meisten Mykobakterien können unter Eisenmangel zwei Arten von Siderophoren produzieren, welche Eisen binden und durch spezifische Transportsysteme in die Bakterienzelle holen (BARCLAY et al., 1985). Dazu gehört Mycobactin, ein fettlöslicher membranassoziierter Eisenchelatbildner, und Exochelin, ein wasserlöslicher extrazellulär eisenbindender Stoff niedrigen Molekulargewichtes (BARCLAY u. RATLEDGE, 1983; THOREL, 1984). Primärkulturen von MAP produzieren im Gegensatz zu vielen anderen Mykobakterien in vitro keine messbaren Mengen an Mycobactin (LAMBRECHT u. COLLINS, 1992). Daher werden sie als mycobactinabhängig bezeichnet und einem Kulturmedium für MAP muss dieser Stoff zugesetzt werden (CLARKE, 1997). Als Hauptmerkmale zur
Unterscheidung zwischen MAP und anderen Mykobakterien dienen das langsame Wachstum und die Mycobactinabhängigkeit, die jedoch in vieler Hinsicht vorsichtig determiniert werden sollte (MERKAL u. CURRAN, 1974). Prinzipiell ist dieser Stoff für das Wachstum jedes Mykobakteriums essentiell, jedoch können die meisten, mit Ausnahme von MAP, es selbstständig unter Eisenmangel synthetisieren. Die Abhängigkeit von exogenem Mycobactin ist ebenfalls bei einigen anderen Subspezies von M. avium zu finden, wie zum Beispiel bei M. avium silvaticum (CLARKE, 1997). Zudem kann MAP unter bestimmten Kulturbedingungen die Abhängigkeit umgehen (LAMBRECHT u. COLLINS, 1992). MAP ist es möglich, ohne Zugabe von Mycobactin auf einem Kulturmedium zu wachsen, welches einen niedrigen pH-Wert von 5,5 aufweist und dem Eisenammoniumcitrat zugesetzt ist (BARCLAY u. RATLEDGE, 1983). Die Autoren erklären dieses Phänomen damit, dass der Organismus in der Lage ist, Eisen als Citrat aufzunehmen und Exocheline zu produzieren, die den Transport in die Zelle fortführen. MERKAL und CURRAN (1974) konnten außerdem regelmäßig beobachten, dass MAP-Isolate durch Subkultivierung ihre Wachstumsabhängigkeit von exogenem Mycobactin und komplexen Nährböden verloren haben. Eine Untersuchung eines solchen Stammes hat die Anwesenheit einer geringen Menge an Mycobactin gezeigt, welches als Mycobactin J bezeichnet wird (BARCLY u. RATLEDGE, 1983). Ein mycobactinunabhängiges Wachstum scheint in vivo in dem niedrigen pH-Wert, der in den Phagosomen der Makrophagen vorliegt, und der Produktion von Exochelinen begründet (LAMBRECHT u. COLLINS, 1993).
Als Kulturmedien sind für Typ II-Stämme das LJ-Medium und das Herrold’s egg yolk Medium (HEYM) am besten geeignet (WHITTINGTON, 2010). Für Primärkulturen von Typ I-Stämmen empfiehlt STEVENSON (2010) LJ- und Middlebrook-Medium, jeweils mit Mycobactinzusatz. Für optimales Wachstum sollten den Nährböden 150 mg/l Mycobactin zugegeben werden (MERKAL et al., 1968) und ein pH-Wert von 5,5-6,0 vorliegen (LAMBRECHT u. COLLINS, 1992). Als Mindestzugabe an Mycobactin geben CHIODINI et al. (1984) 2 mg/l an. Nach WHITTINGTON (2010) sind Inkubationszeiten von 12-20 Wochen als normal zu betrachten, bevor ein Kulturversuch als negativ verzeichnet werden kann. Das Wachstum auf flüssigen
Nährmedien ist deutlich schneller und eine Inkubation ist meist nach 8-12 Wochen abgeschlossen. Die Gründe für die besonders langsame Wachstumsrate sind allerdings unbekannt (WHITTINGTON, 2010).
Zur besseren Übersicht über die mikrobiologischen Eigenschaften der MAP-Stämme Typ I und Typ II folgt Tabelle 1.
Tabelle 1:Übersicht über die mikrobiologischen Charakteristika der MAP-Stämme Typ I und Typ II, Quelle: in Anlehnung an STEVENSON, 2010
Charakteristikum Typ I Typ II
Andere Bezeichnung Oviner oder S-Typ (sheep) Boviner oder C-Typ (cattle)
Anlage einer Primärkultur schwer leicht Typische Inkubationszeit
für die Primärkultur auf festem Medium*
4-12 Monate 5-16 Wochen
Typische Inkubationszeit für die Primärkultur in flüssigem Medium*
7-12 Wochen 4-10 Wochen
Typisches Nährmedium (je mit Mycobactinzusatz)
HJ und Middlebrook HJ und HEYM
Pigmentierte Stämme ja nein
Wirtsspektrum klein (überwiegend kleine Wiederkäuer)
groß (nahezu alle Säugetiere und der Mensch)
Wirtspräferenz Schaf und Ziege Rind
* In Abhängigkeit vom Medium und Anzahl der Bakterien im Inokulum
2.3.3 Pathogenität (Virulenzfaktoren, Antigene)
Das wichtigste Antigen von MAP ist das Glycolipid Lipoarabinomannan (LAM), welches in der Zellwand verankert ist und sich in vielen Mykobakterien findet (BANNANTINE et al., 2010). Es ist in der Lage, eine starke humorale Immunantwort
hervorzurufen, und wird bereits zur Serodiagnostik von Paratuberkulose eingesetzt (SUGDEN et al., 1987). Bei vielen saprophytären und nicht-tuberkulösen Mykobakterien, wie einigen Vertretern des MAC, wurden Glycopeptidolipide (GPL) gefunden, die aus einem Lipopeptidkern bestehen, an den langkettige Fettsäuren sowie Mono- und Oligosaccharide gebunden sind, welche einen starken Antigencharakter besitzen (BANNANTINE et al., 2010). Während GPL mehr als 70 % der Zelloberflächenlipide von M. avium-Isolaten ausmachen, kommen entsprechende Syntheseregionen im Genom von MAP nicht vor. Der Erreger besitzt aber eine vergleichbare, einzigartige genetische Region, die für ein Lipopentapeptid codiert, was L5P genannt wird und im infizierten Tier eine starke humorale Immunantwort hervorruft (BIET et al., 2008). Ein weiteres MAP-spezifisches, immunreaktives Zellwandlipopeptid, Para-LP-01, wurde entdeckt (BANNANTINE et al., 2010).
Insgesamt sind bisher etwa 250 Proteine mit einer immunologischen Wirkung auf den Wirtsorganismus im MAP gefunden worden. Sie werden in ihrer Gesamtheit als Protoplasmic Antigen (PPA) bezeichnet. Diese enthalten hauptsächlich lösliche zellassoziierte Proteine, die nach physikalischer Zerstörung des Bakteriums und Entfernung von Zelltrümmern und Zellwandkomponenten übrig bleiben (BANNANTINE et al., 2010). Antigen D, welches eine große Homologie zum Bacterioferritin von E. coli aufweist, besitzt ein Molekulargewicht von 400.000 Da. Es besteht hauptsächlich aus Proteinen mit einem außergewöhnlich hohen Anteil an Glutaminsäure sowie Leucin und ist aufgrund seines immunogenen Verhaltens nützlich in der serologischen Diagnostik von Paratuberkulose (BROOKS et al., 1991).
Ein weiteres spezifisches Antigen für MAP ist das bereits erwähnte Hitzeschock- Protein HspX.
Die genauen Virulenzmechanismen von MAP sind bislang weitestgehend unbekannt und es wurden nur wenige Virulenzfaktoren beschrieben. MAP ist ein intrazellulärer Erreger, der in Wirtszellen eindringen und sich dort replizieren kann. Als gesichert gilt die Erkenntnis, wie das Bakterium in die Lamina propria im Darm des infizierten Tieres eindringt und dort in die Makrophagen gelangt. MAP besitzt die Fähigkeit, wie viele andere Mykobakterien, Fibronectin (FN) durch ein sogenanntes Fibronectin attachment protein (FAP) zu binden, was eine Anheftung an Integrine, also
Transmembranproteine intestinaler Epithelzellen ermöglicht (SECOTT et al., 2001).
Bevorzugter Bindungsort hierfür sind M-Zellen (englisch: microfold), spezialisierte Epithelzellen in bestimmten Teilen des Darms, die ein erhöhtes Vorkommen von Integrinen auf ihrer luminalen Oberfläche besitzen (COUSSENS et al., 2010). Ein weiterer Grund für das bevorzugte Binden und Eindringen in M-Zellen könnte der Umstand sein, dass dort ein Mangel an Lysosomen und hydrolytischen Enzymen vorliegt (MILLER et al., 2007). Die Bildung dieser FN-Brücken an Integrine ist jedoch nicht ausschließlich auf M-Zellen beschränkt und wurde ebenfalls schon bei anderen Epithelzellen beobachtet (SECOTT et al., 2002). Die intestinale Mukosa überwindet MAP also hauptsächlich via M-Zellen und es kommt zu einer Invasion der Lamina propria und subepithelialen Makrophagen. Bei dem Eindringen in letztere bindet sich das oben genannte Antigen LAM der MAP-Zellwand über eine endständig glycosidisch gebundene Mannoseeinheit an die entsprechenden Rezeptoren der Makrophagen, was zur Phagozytose des Bakteriums führt (COUSSENS et al., 2010).
Innerhalb der Makrophagen gelingt es dem Erreger, sich in den Phagosomen zu replizieren und zu persistieren, indem die Fusion von Phagosomen und Lysosomen, also die Phagolysosomenbildung, verhindert wird (ROHDE et al., 2007). Sobald die Wirtsressourcen und das Platzangebot innerhalb eines Makrophagen knapp werden, induziert MAP eine Apoptose. Im Anschluss ist das Bakterium in der Lage, benachbarte Makrophagen zu befallen. Wandern diese in nahegelegende Lymphbahnen, führt das zur Streuung des Erregers in umliegende Lymphknoten (COUSSENS et al., 2010). Die genauen Mechanismen dieser Vorgänge sind bislang noch nicht vollends geklärt.
Als Virulenzfaktoren gelten auch die Proteinfamilien PE und PPE. Dabei handelt es sich um saure gylcinreiche Proteine (COLE et al., 1998), deren Namen sich von den häufig vorkommenden Abfolgen der Aminosäuren Prolin (Pro) und Glutaminsäure (Glu) ableiten, nämlich Pro-Glu bei PE und Pro-Pro-Glu bei PPE (PAUSTIAN et al., 2010). Diese Proteine sind bislang nur in Mykobakterien gefunden worden und das Genom von K-10 beinhaltet zehn PE- und 37 PPE-Kodierungsorte (LI et al., 2005).
Die vermutlichen Funktionen dieser Proteine umfassen eine Beteiligung bei der
Anheftung an die Wirtszelle, das Überleben in den Makrophagen und die Eisenaufnahme ins Zellinnere (PAUSTIAN et al., 2010).
2.3.4 Tenazität und Inaktivierung
MAP besitzt aufgrund seiner speziellen Zellwandstruktur eine hohe Widerstandskraft gegenüber Umwelteinflüssen und bleibt außerhalb eines Tierkörpers lange vermehrungsfähig. Jedoch kann MAP sich ohne einen Wirt nicht direkt in der Umwelt vermehren. Das unterscheidet den Erreger von vielen anderen Mykobakterien wie M.
avium ssp. avium, welche die Fähigkeit besitzen, Mycobactin zu sezernieren und Eisen aus der Umwelt aufzunehmen (COLLINS, 2003). ROSENBERGER (1978) gibt die Überlebenszeit von MAP in Rinderkot mit elf Monaten an und JØRGENSEN (1977) fand vermehrungsfähige Erreger noch nach 252 Tagen in bei 5 °C gelagerter Gülle. LOVELL et al. (1944) wiesen überlebensfähige MAP nach 246 Tagen im Kot natürlich infizierter Rinder nach, wobei dieser den natürlichen Bedingungen wie Regen, Sonne und Frost auf einer Weide ausgesetzt war. Daraus ergibt sich, dass kontaminierte Weideflächen eine potentielle Infektionsquelle für mindestens ein Jahr darstellen (COLLINS, 2003) und empfängliche Tiere sich während der Frühlingsbeweidung anstecken könnten (CHIODINI u. VAN KRUNINGEN, 1983).
Ebenfalls empfiehlt JØRGENSEN (1977) aufgrund der langen Überlebensdauer in Gülle infizierter Tiere, diese nicht als Dünger für Futterpflanzen einzusetzen.
Rinderurin ist hingegen lebensfeindlich für MAP-Erreger, eine gesteigerte Rinderurinkonzentration führt zu einer verminderten Überlebensrate (COLLINS, 2003). In Rinderurin beträgt die Überlebensfähigkeit von MAP lediglich sieben Tage (VISHNEVSKII et al., 1940). Weitere Faktoren, die die Überlebenszeit von MAP verkürzen, sind Austrocknung, Aussetzen von Sonnenlicht, pH-Werte über 7 und ein geringer Eisengehalt. MAP-Bakterien, welche direktem Sonnenlicht ausgesetzt werden, bleiben keine 100 Stunden vermehrungsfähig (LARSEN et al., 1956).
In Wasser besitzt der Erreger ebenfalls eine ausgesprochen hohe Tenazität.
LOVELL et al. (1944) konnten den Keim noch nach neun Monaten bei Raumtemperatur aus Teich-, Leitungs- und destilliertem Wasser und nach 163 Tagen aus Flusswasser isolieren, welches mit Darmmaterial infizierter Rinder
versetzt wurde. LARSEN et al. (1956) geben die Überlebenszeit in Leitungs- und Salzwasser sogar mit 17-19 Monaten an.
Einige andere Mykobakterien wie M. smegmatis und M. tuberculosis überleben lange Zeiträume außerhalb eines Wirtes, weil sie in einen Ruhezustand übergehen (ROWE u. GRANT, 2006). Diese genetisch festgelegte Periode wird als Stadium des Überlebens nicht-sporenbildender Bakterien bezeichnet, in dem es zu keiner Replikation kommt. WHITTINGTON et al. (2004) vermuten bei MAP ebenfalls einen Ruhezustand, der es dem Bakterium ermöglicht, unwirtliche Umweltbedingungen über einen langen Zeitraum hinweg zu überleben. Grund für diese Annahme ist zum einen, dass die Arbeitsgruppe während ihrer Versuchsreihe im Probenmaterial einen großen Zeitraum mit keiner wesentlichen Veränderung der koloniebildenden Einheiten festgestellt hat. Zum anderen fanden sie zwei Gensequenzen im MAP- Genom, die bei anderen Mykobakterien für den Ruhezustand verantwortlich sind.
Diese beiden Ergebnisse wertet das Forscherteam als indirekten Beweis für die Existenz eines Ruhezustandes bei MAP.
Dem Erreger ist es außerdem möglich, eine Phagozytose durch ubiquitär vorkommende Protozoen wie Acanthamoeba für bis zu 24 Tage zu überleben und sich trotz Mycobactinabwesenheit in ihr zu vermehren. Durch diese Internalisierung konnte eine noch höhere Resistenz von MAP gegenüber chemischen Desinfektionsmitteln nachgewiesen werden (ROWE u. GRANT, 2006).
Der pH-Wert der Umwelt ist ein wichtiger Faktor für die Überlebensdauer von MAP außerhalb eines Wirtes. Bei niedrigen pH-Werten ist seine Tenazität deutlich erhöht (RICHARDS, 1988). Dies gilt auch für Erdböden, bei denen neben dem Milieu noch die Bodenbeschaffenheit eine entscheidende Rolle spielt (WARD u. PEREZ, 2004).
Demnach bilden Gebiete mit einem hohen Anteil an Lehm oder Sand und einem sauren pH-Wert optimale Überlebensbedingungen für MAP. Nach RICHARDS (1988) etabliert sich Paratuberkulose in Gebieten mit sauren Böden und einem niedrigen Calciumgehalt viel leichter als auf kalkhaltigen alkalischen Untergründen, wo die Erkrankung selbstlimitierend sein könnte. Es gibt zwar Berichte, die davon zeugen, dass in einer Region in England mit sauren, kalkarmen Böden die Erkrankung gehäuft und im benachbarten sandigen Gebiet mit einem hohen
Calciumcarbonatanteil nicht vorkommt, aber es fehlen experimentelle Beweise, die einen direkten Zusammenhang zwischen dem Boden-pH und der Prävalenz von Paratuberkulose belegen (JOHNSON-IFEARULUNDU u. KANEENE, 1997).
RICHARDS und THOEN (1977) konnten die außergewöhnlich hohe Thermostabilität bei niedrigen Temperaturen von MAP in ihren Untersuchungen belegen. Sie fanden vermehrungsfähige Bakterien noch nach 15 Wochen in Kot, der bei -70 °C gelagert wurde. CHIODINI und VAN KRUNINGEN (1983) geben die Überlebenszeit bei -14 °C sogar mit mindestens einem Jahr an.
Dass der Erreger auch eine besondere Resistenz gegenüber hohen Temperaturen besitzt, konnte in vielen Pasteurisierungsversuchen von Milch nachgewiesen werden, jedoch besteht Uneinigkeit darüber, ob diese nachgestellten Laborversuche mit einer Pasteurisierung unter Molkereibedingungen vergleichbar seien. Bereits Anfang der 90er-Jahre berichteten CHIODINI und HERMON-TAYLOR (1993) von 5-9 %igen Überlebensraten nach der Dauererhitzung bei 63 °C für 30 min und 3-5 % nach HTST (High Temperature Short Time, Kurzzeiterhitzung) bei 72 °C für 15 s. Zudem fanden sie heraus, dass die Stämme, die aus Menschen isoliert worden sind, eine höhere Thermoresistenz aufwiesen als bovine. In den folgenden Jahren bestätigten mehrere Forschungsgruppen, dass sowohl die HTST-Pasteurisierung als auch die Dauererhitzung zu einer starken Reduktion der Anzahl, aber nicht zu einem endgültigen Abtöten führt und vermehrungsfähige MAP-Keime nach einer Pasteurisierung im Labor isoliert werden konnten (GRANT et al., 1996, 1998;
SPAHR u. SCHAFROTH, 2001). Die verwendeten Inokulationsdosen lagen zwischen 102-105 Koloniniebildende Einheiten (KBE) pro Milliliter. Alle Autoren kamen zu dem Schluss, dass aufgrund der hohen Versuchskeimzahlen und der labortypischen Pasteurisierungsmethoden die Ergebnisse nicht übertragen werden können auf das Vorkommen an vermehrungsfähigen Erregern in kommerziell erhältlicher Milch. Ein paar Jahre später konnten in 1,6 % der in der Tschechischen Republik (AYELE et al., 2005) und in 1,8 % der in Großbritannien (GRANT et al., 2002) im Handel gekauften Proben HTST-pasteurisierter Milch kulturell und mit IS900 PCR Paratuberkulose- Erreger nachgewiesen werden, was den Rückschluss zulässt, dass in geringem
Maße der potentiell humanpathogene Keim in kommerziell pasteurisierter Milch vorkommt.
Neben der Sekretion über das Euter besteht die Möglichkeit der Keimeintragung in die Milch beim Melkvorgang durch kotverschmutzte Euter. Während im Kot eine Keimdichte von 108 KBE/g erreicht werden kann, ist diese in der Milch deutlich geringer. Die höchste Sekretion von MAP in das Euter und damit in die Milch kommt in den ersten Tagen nach einer Kalbung vor, wobei die ersten beiden Tage post partum mit 50 KBE/ml Kolostrum den Höchstwert markieren (STABEL u.
LAMBERTZ, 2004). Damit stellt Kolostrum für Kälber ein potentielles Infektionsrisiko dar. Selbst nach Dauererhitzung von 63 °C für 30 min konnten vermehrungsfähige Erreger trotz signifikantem Rückgang bezüglich der Ausgangsmenge auch aus Kolostrum isoliert werden (MEYLAN et al., 1996).
Des Weiteren stellte sich heraus, dass in 80 % der Milch, die für die Käseherstellung behandelt wurde, überlebensfähige Keime enthalten waren (STABEL u. LAMBERTZ, 2004) und die Anzahl sich nur langsam über einen Reifungsprozess von 120 Tagen verringert (SPAHR u. SCHAFROTH, 2001). Eine Homogenisierung der Milch führt durch die verringerte Klumpengröße zusammengelagerter Bakterien zu einer höheren Inaktivierungsrate (GRANT et al., 2005). Eine längere Einwirkzeit der Temperatur erreicht eine bessere Inaktivierung der Keime als eine Erhöhung der Pasteurisierungstemperatur (GRANT et al., 1999). Selbst bei 78 °C für 15 s erhitzte Milch wies noch eine geringe Zahl vermehrungsfähiger Erreger auf.
MAP ist gegenüber vielen handelsüblichen Desinfektionsmitteln resistent (CHIODINI et al., 1984). Als wirksam betrachtet werden solche auf Basis von Formaldehyd, Phenolen, Kresolen und solche, die als tuberkulozid bezeichnet werden (COLLINS, 2003). Selbst eine Chloridkonzentration von 2 µg/ml führt nach 30 min zu keiner vollständigen Abtötung von MAP in Wasser (WHAN et al., 2001).
2.4 Epidemiologie der Paratuberkulose 2.4.1 Wirtsspektrum
Die gesamte Unterordnung der Wiederkäuer (Ruminantia), mit Ausnahme der Familie der Giraffenartigen (Giraffidae; MANNING u. COLLINS, 2001), ist primär empfänglich für eine Infektion mit sämtlichen MAP-Stämmen und entwickelt einen klinischen Verlauf der Krankheit mit letalem Ausgang, wobei der Großteil der bekannten Fälle sich auf domestizierte, landwirtschaftlich genutzte Wiederkäuer wie Rinder, Schafe und Ziegen konzentriert (MANNING, 2011). Natürliche Infektionen wurden bereits bei freilebenden exotischen Wiederkäuern wie Bisons (Bison bison) in Nordamerika (BUERGELT et al., 2000) und Wasserbüffeln (Bubalus bubalis) in Indien (SIVAKUMAR et al., 2005) diagnostiziert. Außerdem konnte der Erreger isoliert werden bei Wildtieren wie Damhirschen (Dama dama) in Deutschland (WEBER u. GÜRKE, 1992), Rothirschen (Cervus elaphus), Rehen (Capreolus capreolus) und Mufflons (Ovis orientalis musimon) in Österreich und Tschechien (MACHACKOVA et al., 2004; DEUTZ et al., 2005) sowie Weißwedelhirschen (Odocoileus virginianus) in Virginia, USA (LIBKE u. WALTON, 1975). Aber auch kleine Zoowiederkäuer sind von der Erkrankung betroffen. Der Erreger konnte in Kotproben von Mufflons, Zwergziegen, Kamerunschafen und Alpensteinböcken identifiziert werden, die in einem Zoo in Deutschland gehalten wurden (WEBER et al., 1992). Daraus ziehen die Autoren den Rückschluss, dass MAP weiter verbreitet ist unter den kleinen Zoowiederkäuern als bislang vermutet
Die folgende Tabelle 2 gibt eine Übersicht über die Wildwiederkäuerspezies, bei denen Paratuberkulose bereits diagnostiziert werden konnte.
Tabelle 2: Übersicht über die Wildwiederkäuerspezies, bei denen Paratuberkulose bereits dignostiziert wurde, Quelle: in Anlehnung an RIDEOUT et al., 2003
Weißwedelhirsch Odocoileus virginianus
Rentier Rangifer tarandus
Sikahirsch Cervus nippon
Rothirsch Cervus elaphus
Axishirsch Axis axis
Reh Capreolus capreolus
Damhirsch Dama dama
Elch Alces alces
Dickhornschaf Ovis canadensis
Mähnenspringer Ammotragus lervia
Europäisches Mufflon Ovis orientalis musimon Schnee- oder Bergziege Oreamnos americanus
Zwergziege Capra aegagrus hircus
Amerikanisches Bison Bison bison
Kaffernbüffel Syncerus caffer
Wasserbüffel Bubalus bubalis
Alpensteinbock Capra ibex
Yak Bos grunniens
Weißbartgnu Connochaetes taurinus albojubatus
Zebu oder Buckelrind Bos primigenius indicus
Ab 1970 gab es erste Hinweise auf ein größeres Wirtsspektrum, aber erst in den späten 90er-Jahren wurden Nichtwiederkäuer in die Bedeutung und Epidemiologie der Paratuberkulose einbezogen (HUTCHINGS et al., 2010).
Neben der am häufigsten betroffenen Unterordnung der Wiederkäuer kann die Gattung der Kamele (Camelidae), die aufgrund ihres dreigliedrigen Magens auch als
„Pseudowiederkäuer“ bezeichnet werden, an Paratuberkulose erkranken (COLLINS, 2003). Nachweise hierfür wurden bereits bei Guanakos (Lama guanicoe) in Chile, Alpakas (Lama pacos) in Australien und Dromedaren (Camelus dromedarius) in Ägypten und Saudi Arabien erbracht (MANNING, 2011).
MAP konnte außerdem auch aus monogastrischen Spezies isoliert werden.
Natürliche Infektionen mit MAP konnten in einem breiten Spektrum freilebender nichtwiederkäuender Wildtiere wie Fuchs, Hermelin, Wiesel, Krähe, Dohle, Ratte,
Waldmaus, Dachs, Feldhase und Wildkaninchen nachgewiesen werden (BEARD et al., 2001 a). Eine Untersuchung von Wildkaninchen (Oryctolagus cuniculus) in Tayside, Ostschottland, ergab sogar eine 67 %ige Prävalenzrate, wobei viele Tiere den Erreger mit dem Kot ausschieden und histopathologische Veränderungen der Lymphknoten und des Darms zeigten, welche dem Krankheitsbild von Wiederkäuern ähneln (GREIG et al., 1997; JUDGE et al., 2006). Molekulargenetische Analysen der Erreger ergaben keine Unterschiede zwischen den aus Wildkaninchen und Rindern isolierten Stämmen (GREIG et al., 1999). Kälber ließen sich experimentell mit Isolaten aus Wildkaninchen infizieren und zeigten paratuberkulosetypische histopathologische Veränderungen (BEARD et al., 2001 b). MAP-Stämme, die bei Nichtwiederkäuern gefunden wurden, gehörten nahezu vollständig dem Typ II an und es existiert bislang lediglich ein Bericht über eine mit Typ I infizierte Hausmaus (HUTCHINGS et al., 2010). Im Gegensatz zu dem vermehrten Vorkommen von MAP in schottischen Wildkaninchen, sind natürliche Infektionen von Nichtwiederkäuern eher als sporadisch anzusehen und nur wenige Spezies entwickeln klinische Symptome oder scheiden den Erreger mit dem Kot aus (MANNING, 2011).
Infektionen konnten außerdem bei Pavianartigen (Papionini) wie einem Mandrill aus einem Zoo in Chicago (ZWICK et al., 2002) oder einem Großteil der Tiere einer Kolonie Stummelschwanz-Makaken in Atlanta (MCCLURE et al., 1987) nachgewiesen werden. Sowohl der Mandrill als auch einige infizierte Makaken starben an klinischen Symptomen einer Paratuberkulose-Infektion, die denen von Wiederkäuern ähnelten.
Alle bislang bekannten freilebenden Nichtwiederkäuer, aus denen MAP isoliert werden konnte, sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengefasst.
Tabelle 3: Übersicht über alle bislang bekannten freilebenden Nichtwiederkäuer, aus denen MAP isoliert werden konnte, Quelle: in Anlehnung an HUTCHINGS et al., 2010
Nagetiere (Rodentia)
Wanderratte Rattus norvegicus Hausratte Rattus rattus Baumwollratte Sigmodon hispidus
Waldmaus Apodemus sylvaticus
Feldmaus Microtus arvalis
Gartenspitzmaus Crocidura suaveolens Rotzahnspitzmaus Sorex longirostris
Hausmaus Mus musculus
Hasenartige (Lagomorpha)
Wildkaninchen Oryctolagus cuniculus Waldkaninchen Sylvilagus floridanus
Feldhase Lepus europaeus
Marderartige (Mustelidae)
Hermelin Mustela erminea
Mauswiesel Mustela nivalis Frettchen Mustela putorius furo
Dachs Meles meles
Vögel (Aves)
Aaskrähe Corvus corone
Saatkrähe Corvus frugilegus
Dohle Corvus monedula
Lachmöwe Larus ridibundus
Brachvogel Numenius arquata
Kampfläufer Philomachus pugnax
Kuckuck Cuculus canorus
Rohrschwirl Locustella luscinioides
Star Sturnus vulgaris
Bekassine Gallinago gallinago Haussperling Passer domesticus Beuteltiere
(Marsupialia)
Riesenkänguru Macropus fuliginosis fuliginosis Derbywallaby Macropus eugenii
andere Rotfuchs Vulpes vulpes
Wildschwein Sus scrofa
Braunbär Ursus arctos
Neunbinden-Gürteltier Dasypus novemcinctus Nordopossum Didelphis virginiana
Waschbär Procyon lotor
Streifenskunk Mephitis mephitis
Kojote Canis latrans
Hauskatze Felis catus
