Nachweis von Salmonella und Yersinia enterocolitica im persistent infizierten Schwein

Die Infektion mit Salmonella und Yersinia (Y.) enterocolitica über Produkte tierischen Ursprungs stellt nach wie vor ein ungelöstes Problem des gesundheitlichen Verbraucherschutzes dar. Will man diese Zoonoseerreger aus der Lebensmittelkette fernhalten, sind moderne und gut validierte Nachweissysteme erforderlich. Eine Infektion von Schweinen erfolgt überwiegend im Mastbetrieb mit Infektionsdosen, die nur zu einer milden klinischen Symptomatik führen. In den meisten Fällen überstehen die Tiere die Infektion mit Salmonella und Y. enterocolitica und werden zu klinisch inapparenten Keimträgern. Solche Schweine stellen ein Reservoir für die Infektion anderer Tiere und für den Eintrag in die Lebensmittelkette dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei PCR-Methoden zum spezifischen Nachweis von Salmonella und Y. enterocolitica im Schlachtschwein entwickelt und anhand von Probenmaterial aus eigens dafür durchgeführten Infektionsversuchen mit S. Typhimuirum und Y. enterocolitica evaluiert. Beide Methoden mussten sich am diagnostischen Goldstandard für den jeweiligen Erreger messen lassen. Für Salmonella Typhimurium wurde die ISO-Norm 6579 und für Y. enterocolitica die ISO-Norm 10273 zum kulturellen Nachweis ausgewählt. Es konnte eine neue PCR-Methodik zum Salmonella-Nachweis in 14 verschiedenen Gewebeproben etabliert werden, die im Vergleich zum kulturellen Nachweis nach ISO 6579 eine Sensitivität von 100 % und eine Spezifität von 96 % aufweist und die Zeitspanne bis zum spezifischen Nachweis des Erregers um mindestens 24 Stunden reduziert. Die Untersuchungen erfolgten anhand von 420 Gewebeproben aus persistent infizierten Schweinen aus Infektionsversuchen mit S. Typhimurium DT104. Dieses neu entwickelte und validierte PCR-Verfahren wurde mit einem bereits etablierten PCR-Nachweissystem nach RAHN et al. (1992) - wie in der DIN 10135 angegeben - verglichen. Beide PCR-Methoden basieren auf dem invA-Virulenzgen von S. Typhimurium. Im Infektionsversuch konnten zwei Gewebeproben (Caecum und Lnn. Ileocolici) bestimmt werden, durch deren Kombination man mit beiden Nachweismethoden 96 % (23 von 24 Tieren) aller im Versuch infizierten Schweine als Salmonella positiv identifizieren konnte. Erstmals gelang in dieser Arbeit der Nachweis des yopT-Gens bei plasmidtragenden Y. pseudotuberculosis-Stämmen sowie die Bestimmung der Sequenz (European Bioinformatics Institute, Accession-Number: AJ304833). Das yopT-Gen kodiert für ein 35,5 kDa großes Effektor-Protein, das einen zytotoxischen Effekt auf HELA-Zellen und Makrophagen besitzt. Durch den Nachweis des yopT-Gens bei Y. pseudotuberculosis-Stämmen war es erstmals möglich, eine für Y. enterocolitica spezifische, auf dem yopT-Gen des Virulenzplasmids basierende PCR-Methode zu etablieren, die auch die Diskriminierung von Y. pseudotuberculosis-Isolaten gestattet. In einem weiteren Infektionsversuch konnte gezeigt werden, dass es die auf dem yopT-Gen von Y. enterocolitica basierende PCR-Methode erlaubt, Carrier-Tiere mit hoher Sensitivität (100 %) und Spezifität (87 %) innerhalb von 56 Stunden in lymphatischen Geweben zu identifizieren. Besonders geeignet für den Nachweis mit der ISO 10273 und dem neu etablierten yopT PCR-Verfahren waren das Ileum und die Lnn. ileocolici. In dieser Arbeit ist der Versuch gelungen, die Diagnostik für zwei der drei wichtigsten beim Schwein vorkommenden humanen Enteritiserreger zu standardisieren, indem Kombinationen aus Gewebeproben bestimmt wurden, die sowohl für den Nachweis mit der jeweiligen Goldstandard-Methode als auch mit den schnelleren und sensitiveren PCR-Methoden geeignet sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zu einer deutlichen Verbesserung der Diagnostik von Salmonella und Y. enterocolitica beim Schlachtschwein bei. Es bleibt zu hoffen, dass somit der Eintrag dieser Zoonoseerreger in die Lebensmittelkette reduziert und der Verbraucherschutz auf diesem Gebiet beträchtlich verbessert werden kann.The infection with Salmonella and Yersinia (Y.) enterocolitica through foodstuff from slaughter pigs is one of the major problems of hygienic consumer protection. To avoid the contamination of products from pig industry modern and well validated bacteriological identification systems are necessary. An infection predominantly occurs in the fattening pens, showing mild clinical symtoms only. The majority of infected pigs overcome the infection with Salmonella and Y. enterocolitica and become clinically inapparent carrier pigs. Those pigs are a reservoir for the contamination of other animals and pork products. In the context of this work two PCR-assays for the specific detection of Salmonella and Y. enterocolitica have been developed and validated on the basis of tissue samples from experimentally infected pigs. Both methods have been compared with the classical bacterial culture. Two international standards were used for bacterial detection: ISO 6579 for S. Typhimurium and ISO 10273 for pathogenic Y. enterocolitica. It was possible to establish a new PCR-assay for the specific detection of Salmonella in 14 different tissues of experimentally infected pigs. In comparison to the standard ISO 6579 a sensitivity of 100 % and a specificity of 96 % were calculated for the PCR-assay. The investigations were carried out with 420 tissue samples of persistently infected pigs that have been experimentally infected with S. Typhimurium. By using the PCR-method for the detection of Salmonella in positive tissue samples, the detection-time could be reduced around 24 hours. The new PCR-assay developed and validated in this work, was compared with the PCR-method described in DIN 10135, which is based on the studies of RAHN et al. (1992). Both methods were based on the invA-virulence gene of S. Typhimurium. A combination of samples from ileocolic lymph node and caecum was particularly suitable for the detection of 96 % of the experimentally infected pigs (23 off 24 animals) with the PCR-assay and the culture method. In this study, the yopT-gene was proved for the first time to be present in plasmid bearing Y. pseudotuberculosis-Isolates, and the nucleotid sequence was determined (European Bioinformatics Institute, Accession-Number: AJ304833). YopT encodes a 35.5 kDa effector protein (YopT), which induces a cytotoxic effect in HeLa cells and macrophages. This finding was used to develop a specific PCR-assay for the detection of pathogenic Y. enterocolicica strains and the discrimination from pathogenic Y. pseudotuberculosis strains. Embedded in an experimental Y. enterocolitica-infection-model in swine, it was shown that the yopT PCR-assay is suitable for the detection of pathogenic Y. enterocolitica in lymphatic tissue of persistently infected pigs. The yopT PCR-method shows a sensitivity of 100 % and a specificity of 87 % in lymphatic tissue. By the use of the PCR-assay, the detection of Y. enterocolitica was possible within 56 hours. A combination of specimens from the ileum and ileocolic lymph nodes was most suitable for the detection of pathogenic Y. enterocolitica in slaughter pigs with the ISO-Standard 10273 and the yopT PCR. This investigation succeeded in standardizing the identification of two of the three most important zoonotic agents for human enteric disease. The standardization was achived by the use of a combination of samples suitable for the identification with both, the \u93Goldstandard\u94 and the specific and rapid PCR-method. The results of this work offer a better identification of Salmonella and Y. enterocolitica in slaughter pigs in the future. Based on these facts it is possible to avoid contamination of food products from slaughter pigs and to improve the hygienic consumer protection considerably