Untersuchungen zur Stammdifferenzierung von Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis

Abstract

Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (M. paratuberculosis) ist der Erreger der Paratuberkulose, einer chronischen, stets tödlich verlaufenden Durchfallerkrankung der Wiederkäuer. Seit der Erstbeschreibung Ende des 19. Jahrhunderts ist die Paratuberkulose weltweit nachgewiesen worden. Regionale Häufungen, z.B. in Nordniedersachsen, wurden schon früh beschrieben. Die Frage, ob sie durch den Tierverkehr verbreitet wurde oder schon seit Jahrhunderten weltweit endemisch ist, lässt sich heute nicht mehr klären. Die Einschleppung in einen Bestand erfolgt in der Regel durch den Zukauf in der Inkubationszeit befindlicher infizierter Tiere. Um solche Infektketten oder die Rolle von Wildtieren als Erre-gerreservoir aufzuklären, ist eine genaue Erregertypisierung notwendig. Schon in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden unterschiedliche Subtypen von M. paratuberculosis beschrieben, die anhand der Pigmentierung, der Wachstumsgeschwindigkeit und der Wirts-präferenz unterschieden werden können. Eine genauere Differenzierung unterschiedlicher M. paratuberculosis-Isolate wurde erst mit molekularbiologischen Methoden möglich. Hier-durch konnte die Unterscheidung anhand der Wachstumsrate und der Pigmentierung bestä-tigt werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Eignung der Loci-PCR nach Bull et al. (2000) zur Differenzierung von M. paratuberculosis anhand von 92 willkürlich ausgewählten Isolaten untersucht. Als Vergleichsmethode wurde der IS900 RFLP, das derzeitige Standard-verfahren, eingesetzt. Zudem erfolgte eine kulturmorphologische Untersuchung der M. paratuberculosis-Isolate, um phänotypische Ausprägungen der genetischen Merkmale feststellen zu können. Mit Hilfe der Loci-PCR konnten 52, mit Hilfe des IS900 RFLP elf un-terschiedliche Typen differenziert werden. Eine Übereinstimmung von Loci-PCR- und IS900 RFLP-Typen konnte nicht nachgewiesen werden. Vielmehr konnten sowohl mit der Loci-PCR als auch mit dem IS900 RFLP die bei der jeweils anderen Methode gleichen M. paratuberculosis-Isolate weiter differenziert werden. Die Loci-PCR erwies sich allerdings als instabil und somit zur Differenzierung nur bedingt geeignet. Eine Zuordnung der moleku- larbiologischen zu den kulturmorphologischen Eigenschaften war nicht möglich. Erstmalig wurde eine große Anzahl niedersächsischer M. paratuberculosis- Isolate molekulargenetisch charakterisiert. Die genetische Diversität variierte in Abhängigkeit vom verwendeten Diffe-renzierungsverfahren.

Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (M. paratuberculosis) is the causative organism of paratuberculosis, a fatal, chronic enteritis of ruminants. First recorded at the end of the 19th century, it is now found all over the world, with higher prevalence in certain regions e.g. northern Lower Saxony, Germany. It’s not possible to determine whether the disease was endemic worldwide or spread through the trade with animals. The introduction into a herd mainly occurs by purchase of inapparently infected animals. Strain genotyping is essential in order to elucidate such chains of infection or the role of wild animals as a natural reservoir of M. paratuberculosis. Three subtypes have been detailed since the first half of the 20th century. They differ in phenotypic characteristics such as host preference, growth rate and pigmentation. An accurate strain typing became possible only through the development of molecular typing methods. The phenotypic differences were confirmed. The aim of this thesis was to investigate the suitability of Loci- PCR as a tool for differentiating M. paratuberculosis. 92 randomly selected M. paratuberculosis strains were characterised. As reference method, the standard method IS900 RFLP was used. A culture morphological examination was performed in order to determine phenotypic equivalents to the genetic fea-tures. Loci- PCR and IS900 RFLP differentiated 52 and 11 genotypes, respectively. No asso- ciation between Loci-PCR and IS900 RFLP type was found. Loci-PCR subdivided the most predominant IS900 RFLP type, as IS900 RFLP subdivided the predominating Loci-PCR type. Loci-PCR seemed to lack stability and reproducibility resulting in only limited application in strain typing of M. paratuberculosis. There was no association between genotype and phenotypic characteristics. This is the first large-scale study of Lower Saxonian M. paratuberculosis isolates. Loci-PCR and IS900 RFLP revealed different degrees of genetic diversity for M. paratuberculosis in this region.