Das Reservoir im Reservoir: Geno- und phänotypische Eigenschaften Shigatoxin-bildender Escherichia coli mit Persistenzvermögen in Rinderherden

• Antragsteller: Dr. Lutz Geue
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221245401

Rinder sind ein Hauptreservoir für Shigatoxin- (Stx-) bildende Escherichia coli (STEC) einschließlich humanpathogener enterohämorrhagischer E. coli (EHEC). Klone aus Ausbrüchen mit epidemiologischer Verbindung zu Rinderherden besitzen ein hohes zoonotisches Potential, sind aber bei Mensch und Rind meist nur sporadisch nachweisbar. Bislang wenig beachtet wurde, dass bei Rindern STEC-Klone auftreten, die zwar noch nicht als Zoonosererreger in Erscheinung getreten sind, in einzelnen Tieren oder in Herden aber persistieren können. Da stx im STEC-Genom Bakteriophagen-kodiert vorliegt, können aus diesen STEC-Klonen heraus ständig neue Klone mit unkalkulierbarem Gefährdungspotential für den Menschen entstehen. Da valide prädiktive genetische Marker für das zoonotische Potential von STEC-Klonen fehlen, sollten Bekämpfungsstrategien auf solche Klone ausgerichtet sein, die als bakterielles Reservoir für stx-konvertierende Phagen im Gastrointestinaltrakt von Rindern dienen.Die Persistenz der bovinen STEC-Infektion wird durch das Vermögen zur Stx-Bildung gefördert, jedoch besitzen nicht alle STEC die Fähigkeit zur Persistenz. Wir gehen in unseren Überlegungen davon aus, dass die Persistenz nicht auf einem einzelnen bakteriellen Faktor beruht, sondern auf einer Kombination von Merkmalen, die bei der bisherigen Virulenzgen-zentrierten Charakterisierung boviner STEC übersehen wurde. Um genotypische und phänotypische Merkmalsmuster dieser Klone zu identifizieren, sollen sporadisch auftretende und persistierende bovine STEC-Klone mittels miniaturisierten E. coli-Oligonukleotid-Arrays im Hinblick auf das Vorkommen von STEC/EHEC-spezifischen und anderen E. coli-Virulenz- und Fitnessgenen typisiert werden. Transkriptom-, Proteom- und Metabolomanalysen nach Interaktion der Klone mit Darmepithel-Zellkulturen und mit Effektormechanismen des angeborenen Immunsystems sollen die Regelkreise zwischen dem genetischen Hintergrund der STEC, den Adhärenz-Eigenschaften, den Klon-spezifischen Wirtszell-Antworten und der Wirts-induzierten bakteriellen Genexpression aufklären. Die Analyse der komplexen Mechanismen, die zur Persistenz bestimmter STEC im Rind führen, dient auch dem Verständnis der Persistenz humanadaptierter EHEC-Klone, wie dem aktuellen Ausbruchsstamm HUSEC 041 (O104:H4), im Menschen und eröffnet neue Ansatzpunkte für eine Bekämpfung dieser Pathovarietät bei Mensch und Tier.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen