Isolierung und Charakterisierung eines phagenähnlichen Bacteriocins und eines virulenten Phagen und deren therapeutische Einsatzmöglichkeiten gegen Yersinia enterocolitica-Infektionen

Durch die wachsende Anzahl von multiresistenten Bakterien, die auch durch den Mißbrauch von Antibiotika als Masthilfsmittel in der Tierzucht entstanden sind, erlangen alternative Methoden zur Bekämpfung bakterieller Infektionen ihre Bedeutung zurück. Diese Arbeit befaßt sich mit zwei Substanzen, um Infektionen mit Yersinia (Y.) enterocolitica einzudämmen. Es wurde in dieser Arbeit ein Bacteriocin aus Y. enterocolitica isoliert und charakterisiert. Das Reinigungschema folgte den Strategien der Phagenaufreinigung, angeschlossen wurde zur Überprüfung der Reinheit ein Gelfiltrationsschritt. Die Eigenschaften des gereinigten Enterocoliticins wurden in vitro und in vivo getestet. Im Zellkulturversuch zeigte sich das Enterocoliticin in der Abtötung von an eukaryonte Zellen adhärierten Bakterien als sehr wirksam, in eukaryonte Zellen eingewanderte Bakterien wurden hingegen nicht abgetötet. Aufgrund dieser vielversprechenden Ergebnisse wurde der Therapieansatz im Mausmodell angewendet. Das Mausmodell ist für Y. enterocolitica ein bereits erprobtes Modell. Die Tiere wurden oral infiziert, um den natürlichen Infektionsweg nachzustellen, das Enterocoliticin wurde ebenfalls oral verabreicht. Die Infektion wurde durch die Enterocoliticingabe nur unwesentlich beeinflußt, auch gelang der Nachweis des Enterocoliticins weder im Gastrointestinaltrakt noch in den Faeces. Die Therapie der infizierten Mäuse gelang auf diese Weise nicht. Weiterhin wurde ein Yersinia-Phage aus Schweinegülle isoliert, gereinigt und charakterisiert. Es handelt sich um einen T4-ähnlichen, virulenten Phagen mit einer Genomgröße von ca. 50 kbp und einem weiten Wirtsspektrum in Yersinia, das sogar speziesübergreifend ist. Da der Phage bei 37°C die Wirtszelle lysiert und durch seine hohe Wirksamkeit in vitro erschien der Phage von seinen Eigenschaften her zur Phagentherapie als geeignet. Es wurden analog zum Enterocoliticin-Tierexperiment Mäuse mit Y. enterocolitica oral infiziert, diesen Tieren wurde der Phage auf unterschiedlichen Wegen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten appliziert. Die Tiere zeigten bei der parenteralen Gabe keinerlei Unverträglichkeitserscheinungen, bei der oralen Gabe wurde der Magensaft zuvor abgepuffert. Der Therapieerfolg im Vergleich zur Kontrollgruppe war wenig vielversprechend, es zeigten sich sehr ähnliche Infektionsverläufe in Kontroll-und Therapiegruppe. Diese beiden untersuchten Alternativwege zur Behandlung von Yersiniosen erwiesen sich bei den angewendeten Methoden bislang als nicht erfolgreich, dennoch muß auf diesem Gebiet weitergeforscht werden, wie erfolgreiche Therapieansätze aus anderen Tiermodellen zeigen. Es wirken nur wenige Phagen im Organismus als Therapeutikum, dennoch müssen diese Untersuchungen unternommen werden, um im Organismus wirksame, antibakterielle Substanzen zu finden und um einen Alternativweg zur Antibiotikumtherapie zu entwickeln.The increasing number of multi-resistant bacteria, which resulted also from the abuse of antibiotics as mast additives in animal breeding, alternative methods regain importance for the combat at bacterial infections back. In this work two substances were investigated to restrict infections with Yersinia (Y.) enterocolitica. In this study a bacteriocin from Y. enterocolitica, designated enterocoliticin, was isolated and characterized. The purification strategy followed protocols of phage isolation. The purified preparations were examined by final gel filtration step. The properties of the purifed enterocoliticin were tested in vitro and in vivo. In a cell culture assay enterocoliticin was able to kill bacteria adherent to eukaryontic cells very effectively, however, bacteria invaded into eukaryotic cells were not affected. Due to these results enterocoliticin was applied in a mouse-infection-model in a therapeutic attempt. The mouse infection model is a well established system for infections with Y. enterocolitica. The animals were orally infected with Yersinia, and the enterocoliticin was orally applied, too. The infection was only insignificantly influenced by enterocoliticin. In addition of enterocoliticin was not detected succeeded in the gastro-intestinal-tract or in the faeces. The therapy of the infected mice did not succeed in this way. Furthermore, a Yersinia phage from pig manure was isolated and characterized. It is a T4 phage like virulent phage, containing a genom of approx. 50 kbp and posessing a wide host-range in Yersinia. Because of lytic properties of the phage at 37°C and his high effectiveness in vitro the phage appeared to be for phage therapy experiments. Similarly to the enterocoliticin experiment mice were infected with Y. enterocolitica orally, these animals were treated with the phage on different application routes and different time points. The animals did not show any incompatibilities upon parenteral gift. Before oral administration of the phage the gastric juice was buffered. Therapy outcome in comparison to the control group was little promising, it revealed a very similar infection process in control group and therapy group. These two investigated alternative ways for the control of Yersinia infections did not prove successful with the applied methods, however, further research must be carried out as successful therapeutical experiments from other animal models showed. It has to be considered that not all phages are appropriate as therapeutical agent however, more studies must be conducted to find more appropriate substances, which may work as effective antibacterial substances to develop alternative ways to antibiotic therapy