dc.contributor.author
Altmeyer, Sara
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:29:13Z
dc.date.available
2016-11-09T14:28:37.493Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6137
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10336
dc.description.abstract
Probiotische Futtermittelzusatzstoffe sind in der Tierernährung, insbesondere
seit dem europaweiten Verbot von antibiotischen Leistungsförderern im Jahr
2006, von besonderem Interesse. Aufgrund ihrer gesundheits- und
leistungsfördernden Eigenschaften werden sie inzwischen häufig in der
Nutztierhaltung eingesetzt. Ein häufig postulierter Wirkmechanismus von
Probiotika ist die Modulation der Immunantwort im Tier. Im Rahmen dieser
Studie wurden daher verschiedene Analysen durchgeführt, um insbesondere die
Wirkung des probiotischen Bakteriums Bacillus toyonensis auf die intestinale
Immunantwort beim Ferkel zu untersuchen. Dazu wurden in einem
Fütterungsversuch insgesamt 40 Ferkel von acht Sauen eingesetzt und in eine
Versuchs- und eine Kontrollgruppe aufgeteilt. Die Sauen der Versuchsgruppe
erhielten ab dem 90. Tag ante partum bis zum Ende der Säugeperiode B.
toyonensis Sporen über das Futter, die Ferkel dieser Gruppe ab dem 14.
Lebenstag als Beifutter. Anschließend wurden zu insgesamt vier verschiedenen
Zeitpunkten vor und nach dem Absetzen Blut- und Gewebeproben entnommen und für
die Untersuchung der intestinalen Integrität, eventueller morphologischen
Veränderungen des Epithels, der Entwicklung verschiedener intraepithelialer
Lymphozytenpopulationen während des Absetzens sowie für Genexpressionsanalysen
verwendet. Es konnten keine durch das Probiotikum beeinflussten
gesundheitlichen Merkmale oder veränderte Leistungsparameter innerhalb der
ersten drei Lebenswochen beobachtet werden. Es zeigten sich jedoch
Veränderungen in der Integrität der intestinalen Barriere. Anhand von Ussing
Kammer Versuchen konnte kurze Zeit nach dem Absetzen eine deutlich erhöhte
Permeabilität für den Marker Meerrettichperoxidase (HRP) im Jejunumepithel
gemessen werden (p ≤ 0,05). Elf Tage nach dem Absetzen war kein
Gruppenunterschied mehr messbar. Untersuchungen der Serumproben mittels ELISA
zeigten zudem nach dem Absetzen einen erhöhten Sojaprotein-Antikörpertiter
innerhalb der Probiotikagruppe, welcher sich elf Tage nach dem Absetzen
deutlich von der Kontrollgruppe unterschied (p ≤ 0,03). Der Einsatz des
Probiotikums hatte keinen Einfluss auf die Expression von Molekülen der MHC-
Klasse-I-Proteinkomplex-Familie durch die Enterozyten. Die in dieser Arbeit
untersuchten Stressfaktoren MIC2 und ULBP scheinen somit nicht für die erhöhte
Permeabilität der Darmschranke verantwortlich zu sein. Durchflusszytometrische
Untersuchungen ergaben kurz nach dem Absetzen eine deutlich geringere Anzahl
der Gesamt-Leukozyten im Jejunumepithel der Probiotikagruppe (p ≤ 0,05).
Insbesondere die Häufigkeit der intraepithelialen T-Zellen war in der mit dem
Probiotikum gefütterten Gruppe niedriger (p ≤ 0,01). Elf Tage nach dem
Absetzen zeigte die Probiotikagruppe jedoch ein deutlich erhöhtes Vorkommen
der Gesamt-Leukozyten im Vergleich zur Kontrollgruppe (p ≤ 0,05). Dies deutet
auf eine verzögerte Entwicklung der intraepithelialen lymphozytären
Besiedlung, insbesondere der der spezifischen, adaptiven Immunabwehr, durch
den Einsatz des Probiotikums hin. Morphologische Messungen des jejunalen
Epithels zeigten deutlich verlängerte Zotten innerhalb der Probiotikagruppe,
besonders im Zeitraum vor und kurze Zeit nach dem Absetzen. Die Kryptentiefe
scheint dabei von dem Probiotikum unbeeinflusst zu sein. In einem zweiten,
Probiotika-unabhängigen Versuchsteil wurde das immunologische
Reaktionsverhalten während der kritischen Phase des Absetzens näher
untersucht. Von besonderem Interesse war hierbei die Funktion des Natürlichen
Killerzellen Rezeptors NKG2D. Dieser ist durch die Bindung von, durch
Enterozyten exprimierten, Stressmolekülen dazu in der Lage, infizierte und
gestresste Zellen zu erkennen. Mithilfe von MACS Analysen konnte erstmals die
Expression des Rezeptors auf intraepithelialen γδ T Zellen des Schweins und
somit ihre Fähigkeit zur Kommunikation mit den sie umgebenden Enterozyten
gezeigt werden. Mittels Aktivierungsstudien isolierter γδ T Zellen und CD8β
T-Zellen konnte zudem ein sich unterscheidendes Expressionsverhalten des
Rezeptors auf diesen beiden Lymphozytenpopulationen nachgewiesen werden.
Während NKG2D auf den γδ T Zellen konstitutiv exprimiert zu sein scheint,
resultiert eine vorherige Aktivierung des TCR/CD3 Komplexes auf den CD8β
T-Zellen in einer deutlich erhöhten Rezeptorexpression. NKG2D scheint hier,
ähnlich wie beim Menschen, als co stimulierender Rezeptor zu fungieren. Der
NKG2D Rezeptor zeigt somit durch die Erkennung von Stressfaktoren sowohl
Eigenschaften der angeborenen Immunabwehr, als auch, durch die Abhängigkeit
der TCR Aktivität, der adaptiven Immunabwehr. Mithilfe der Daten dieser Arbeit
konnten somit neue Hypothesen zur Funktion verschiedener intraepithelialer
Lymphozytenpopulationen und ihrer Rolle in der stressinduzierten Immunantwort
aufgestellt werden.
de
dc.description.abstract
Ever since the ban of antibiotic performance enhancers in Europe in 2006,
probiotic feed additives are of special interest in the field of animal
nutrition. Due to their health and growth promoting features they are commonly
used in livestock rearing. One of the frequently discussed effects of
probiotics is their potential for immunomodulation in the animal. Thus, the
objective of this study was to determine the influence of the probiotic
Bacillus toyonensis (ToyoCerin®) on the intestinal immune response in piglets.
In a feeding trial 40 piglets from eight sows were assigned to a treatment and
a control group. The sows of the treatment group received the B. toyonensis
spores as a feed supplement from day 90 ante partum until the end of the
suckling period of 28 days. The piglets of the treatment group began receiving
the probiotic 14 days after birth. Blood and tissue samples were collected
four separate times before and after weaning. The samples were used to
evaluate the intestinal integrity and morphological changes of the epithelium,
the development of different populations of intraepithelial lymphocytes during
the weaning phase, and gene expression analysis. The probiotic supplementation
did not have an effect on the health or performance status of the piglets
during the first three weeks of life. However, probiotic administration had an
impact on the intestinal integrity of the piglets. Ussing chamber analysis
revealed a large increase in the permeability of the jejunal epithelium for
the marker horseradish peroxidase shortly after weaning compared to the
control group (p ≤ 0,05). Eleven days after weaning the difference between
treatment and control group was no longer detectable. Furthermore, ELISA
analysis of the blood serum samples showed an elevated antibody titer for soy
protein in the treatment group as compared to the control animals. This
difference was most notable eleven days after weaning (p ≤ 0,03). The
supplementation with the probiotic did not affect the expression of the
analyzed MHC class I molecules by enterocytes. Consequently, the stress
factors MIC2 and ULBP did not appear to be responsible for the enhanced
permeability of the intestinal barrier. Flow cytometry analysis revealed a
noticeably decreased frequency of lymphocytes in the jejunal epithelium of the
treatment group shortly after weaning (p ≤ 0,05). The frequency of
intraepithelial T cells was especially reduced in the group that received the
probiotic (p ≤ 0,01). However, eleven days after weaning the number of
lymphocytes was much higher in the treatment group compared to the control
animals (p ≤ 0,05). This indicates that the development of the intraepithelial
lymphocytes is delayed when piglets are supplemented with the probiotic,
particularly those of the adaptive immune response. Morphological measurements
revealed elongated villi in the jejunal epithelium of the piglets from the
treatment group, especially during the weaning phase. There was however no
detectable influence of the probiotic on crypt depth. In a probiotic-
independent study, the immunological response during the crucial weaning phase
of the piglets was evaluated in depth. Thereby the function of the natural
killer cell receptor NKG2D was of particular interest. By binding stress
molecules that are expressed by enterocytes the NKG2D receptor is capable of
recognizing infected and stressed cells. The expression of NKG2D was detected
via MACS analysis on intraepithelial γδ T cells and their ability to
communicate with surrounding enterocytes was shown for the first time in
swine. Based on activation studies of isolated γδ T cells and CD8β T cells
differential expression patterns of NKG2D were revealed for both lymphocyte
populations. Porcine intraepithelial γδ T cells seem to express the receptor
constitutively, while the expression is enhanced in CD8β T cells by a previous
activation of the TCR/CD3 complex. Therefore NKG2D appears to function as a
co-stimulatory receptor on CD8β T cells, as it does in humans. NKG2D shows
characteristics from both the innate and adaptive immune response due to its
ability to recognize stress factors, and its dependence on TCR activity. The
results of this study allowed us to conduct new hypotheses about the function
of different intraepithelial lymphocyte populations and their role in the
stress induced immune system of piglets.
en
dc.format.extent
VIII, 127 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
feed additives
dc.subject
mucosal immunity
dc.subject
intraepithelial lymphocytes
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Einfluss des probiotischen Bakteriums Bacillus toyonensis (ToyoCerin®) auf die
intestinale Immunantwort beim Ferkel während der Phase des Absetzens
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Jürgen Zentek
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Tina Romeis
dc.date.accepted
2016-10-07
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000103359-5
dc.title.translated
Impact of the probiotic bacterium Bacillus toyonensis (ToyoCerin®) on the
intestinal immune response of piglets during the weaning phase
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000103359
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000020377
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access