Techn. University, Habil.-Schr., 2006--München.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-08Bitstream added on 2014-06-13T20:00:43Z : No. of bitstreams: 1 cangiani_ee_dr_arafcf.pdf: 879107 bytes, checksum: bd2b88a537298b5f3ad944c986ece870 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Yersinia enterocolitica é um enteropatógeno que pode levar ao desenvolvimento de artrite reativa. Um dos mecanismos imunomoduladores usados pelos patógenos artritogênicos é a ativação policlonal de linfócitos. O objetivo deste estudo foi verificar se ocorre ativação policlonal de linfócitos B e comparar o padrão isotípico de imunoglobulinas produzidas durante a infecção com Y. enterocolitica O:8 em linhagens de camundongos suscetíveis (BALB/c) e resistentes (C57BL/6), bem como analisar o padrão de secreção de citocinas pró-inflamatórias e regulatórias pelas populações de células T CD4+ e CD8+. / Yersinia enterocolitica is an enteropathogen that can lead to the development of reactive arthritis. One of the immunomodulating mechanisms used by arthritogenic pathogens is the polyclonal activation of lymphocytes. The objective of this study was to verify if the polyclonal activation of B-lymphocytes occur and to compare the different immunoglobulin (Ig) isotypes produced during the infection with Y. enterocolitica O:8 in susceptible (BALB/c) and resistant (C57BL/6) mice strains. We also analyzed the production of pro-inflammatory and regulatory cytokines in T CD4+ and T CD8+ lymphocytes populations.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-06-28T16:55:13Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1163157 bytes, checksum: 3778d489d49b57163f5cb7d9bcbc68f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T16:55:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1163157 bytes, checksum: 3778d489d49b57163f5cb7d9bcbc68f2 (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A carne suína é um dos produtos de origem animal mais consumido no mundo. O Brasil tem destaque nesse cenário, já que está entre os principais países produtores de suínos e com grande potencial de exportação dos produtos derivados da carne suína, além de um grande mercado interno para ser explorado. A pesquisa de Yersinia enterocolitica é extremamente importante nessa cadeia produtiva, por estar frequentemente associada a esses animais. No homem, Y. enterocolitica causa uma gastroenterite denominada yersiniose, que se caracteriza por diarreia aguda e febre (principalmente em crianças), dor abdominal, linfadenite mesentérica aguda simulando apendicite, com complicações em alguns casos como eritema nodoso, artrite pós-infecciosa e infecção sistêmica. O objetivo desse trabalho foi realizar o rastreamento da contaminação por Y. enterocolitica na cadeia produtiva de carne suína, assim como caracterizar o potencial patogênico e perfil de resistência a antimicrobianos dos isolados. Amostras das baias e de diferentes etapas do abate de suínos e do processamento de carne suína (ambiente, carcaças, tonsilas palatinas, linfonodos mesentéricos, utensílios, equipamentos e produtos finais; n = 870) foram obtidas de duas granjas de criação de suínos em fase de terminação e de um matadouro-frigorífico localizados na região de Viçosa, Minas Gerais, Brasil. As amostras foram submetidas à detecção de Y. enterocolitica conforme ISO 10273:2003 e os isolados obtidos foram submetidos sorotipagem. a testes Os fenotípicos isolados e moleculares identificados como Y. para identificação enterocolitica e foram submetidos a macro-restrição com XbaI e eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE), a reações de PCR para detecção de genes associados a patogenicidade, e caracterizados quanto ao seu perfil de resistência a 17 antimicrobianos, pela técnica do breakpoint e por PCR. Y. enterotocolitica foi identificado em 8 amostras, sendo cinco de tonsilas palatinas, duas de linfonodos mesentéricos e uma de carcaça suína após a sangria, das quais foram obtidos 16 isolados. Todos os isolados foram identificados como pertencentes ao bio-sorotipo 4/O:3, envolvido em vários surtos de yersiniose pelo mundo. Considerando os perfis genéticos obtidos por PFGE, os isolados apresentaram identidade entre 60% e 80%, demonstrando o alto grau de indentidade, além de identificação de tonsilas palatinas como potencial fonte de contaminação. Vários genes de virulência relevantes para a patogenicidade de Y. enterotocolitica foram detectados nos isolados. Todos os isolados apresentaram altas frequências de resistência a antimicrobianos (15 substâncias), além da presença dos genes emrD, yfhD e marC, relacionados a resistência múltipla a antimicrobianos. Os isolados apresentaram sensibilidade apenas a ciprofloxacina e kanamicina. Esse estudo demonstrou a importância dos suínos na disseminação de Y. enterotocolitica na cadeia produtiva de carne suína, ressaltando a importância do controle e monitoramento desse patógeno nas etapas iniciais da produção, que deve ser realizado com auxílio das ferramentas disponíveis atualmente, para a garantia de um alimento inócuo e de qualidade. / Pork is the main animal origin protein consumed around the world, and Brazil is one of the main world producer of swines, presenting a large potential for exportation and consumption of pork products. Yersinia enterocolitica is a relevant foodborne pathogen in pork products, once swines are reservoirs of this pathogen and work as sources of contamination in slaughterhouses. Y. enterocolitica is responsible for human yersiniosis, a gastroenteritis that causes acute diarrhea and fever (especially in children), abdominal pain, acute mesenteric lymphadenitis, mimicking appendicitis, with complications in some cases as erythema nodosum, post-infectious arthritis and septicemia. This study aimed the tracking of Y. enterocolitica contamination in the pork production chain, and to characterize the pathogenic potential and antimicrobial resistance profiles of isolates. Samples from different steps of pork production (environment, carcasses, palatine tonsils, mesenteric lymph nodes, utensils, equipment, and end products; n = 870) were obtained from two finishing pig farms and one slaughterhouse located in Viçosa region, Minas Gerais, Brazil. Samples were subjected to Y. enterocolitica detection according ISO 10273:2003, and the obtained isolates were subjected to phenotypical and molecular analysis for identification and serotyping. Y. enterocolitica isolates were subjected to XbaI macrorestriction and pulsed filed gel electrophoresis (PFGE), PCR to detect virulence related genes, and to breakpoint and PCR to characterize their antimicrobial resistance profiles against 17 substances. Y. enterocolitica was isolated in 8 samples, specifically palatine tonsils (5), mesenteric lymph nodes (2) and carcasses after bleeding (1), and 16 isolates were obtained. All isolates were identified as belonging to bio-serotype 4/O:3, associated to various yersiniosis cases and outbreaks around the world. PFGE demonstrated 60 to 80% identify indexes among isolates, and alloed the identification of palatine tonsils as relevant contamination sources in the pork production chain. The isolates presented different virulence related genes, demonstrating the pathogenic potential of Y. enterocolitica. All isolates presented high frequencies of antimicrobial resistance (to 15 substances), despite the presence of emrD, yfhD and marC, related to multi-drug resistance. Only ciprofloxacin and kanamicin were effective agains all isolates. The present study demonstrated the relevance of swines in the distribuiton of Y. enterocolitica in the pork production chain, highlighting the need for proper control of contamination and tracking of this foodborne pathogen in the initial steps of production, what must be conducted with the support for available tools to assure the quality and safety of pork products.

Campylobacter (C.) spp. und Yersinia (Y.) enterocolitica sind in Deutschland nach den Salmonellen die häufigsten Erreger der Enteritis infectiosa. Das Schwein wird als Reservoirtier für C. coli und Y. enterocolitica Bioserovar 4/O:3 angesehen. Da diese Infektionen beim Schwein zumeist klinisch inapparent verlaufen, sind sie bei der Schlachttier- und Fleischuntersuchung nicht feststellbar. Die Erreger können somit unerkannt in die Lebensmittelkette gelangen. In dieser Arbeit sollte ein Beitrag zur Epidemiologie dieser Erreger geleistet werden. Dazu wurden Prävalenzdaten in Betrieben und zum Schlachtzeitpunkt erhoben, Eintragungsquellen gesucht und genotypische Vergleiche durchgeführt. Im Zeitraum von Mai 2002 bis März 2004 wurden in vier verschiedenen Betrieben Verlaufsuntersuchungen zum Vorkommen dieser beiden Erreger durchgeführt. Dafür wurden Schweine von ihrer Geburt bis zur ihrer Schlachtung verfolgt. In drei dieser vier Betriebe wurden die Schweine konventionell, in einem ökologisch gehalten. Für die Untersuchungen wurden jeweils 100 Ferkel drei Tage nach ihrer Geburt mit einer Ohrmarke gekennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt erfolgte eine erste Kotprobenentnahme mittels eines sterilen Tupfers. Die Tiere mit den Marken 1-40 wurden auf Campylobacter spp. und Y. enterocolitica, die mit den Nummern 41-100 nur auf Y. enterocolitica untersucht. Eine zweite Untersuchung der Ferkel erfolgte kurz vor dem Absetzen. An diesen beiden Terminen wurden auch die Muttersauen beprobt. Nur in dem Ökobetrieb war eine Sauenuntersuchung aufgrund der Haltungsform nicht möglich. Weitere Untersuchungen wurden kurz vor dem Ausstallen aus dem Läuferstall, im Maststall und auf dem Schlachthof durchgeführt. Für den Nachweis von Y. enterocolitica wurden die Proben in ITC angereichert und auf CIN-Agar ausgestrichen. Bolton-Bouillon und mCCD-Agar wurden für die Anzucht der Campylobacter-Keime genutzt. Wie zu erwarten war, konnten hohe Prävalenzen (bis zu 100%) von C. coli nachgewiesen werden. Vor allem kurz vor dem Absetzen wurde der Erreger häufig isoliert. Aber es gab auch einen Betrieb, wo der Nachweis nur im Maststall und nur bei sehr wenigen Tieren gelang. Nicht nur in den Betrieben, sondern auch auf dem Schlachthof waren hohe Prävalenzen festzustellen. Vor allem aus dem Kot und aus den Tonsillen konnte der Erreger häufig isoliert werden. Auch die Schlachttierkörperoberfläche war häufig stark kontaminiert. Nach der Kühlung jedoch konnte der Erreger nur bei 3 von 443 (0,7%) untersuchten Tieren nachgewiesen werden. Zu bemerken ist, dass es sich hierbei nicht um C.coli, sondern um C. jejuni handelte. Auch aus einigen Umgebungsproben der Betriebe konnte C. coli isoliert werden. Die Genotypen dieser Isolate wurden mit den Genotypen zeitgleich isolierter Schweinestämme verglichen. Als Methode hierfür wurde die AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) genutzt. Dabei konnte eine enge Verwandtschaft von Schweine- und Umgebungsproben beobachtet werden. In zwei der vier Betriebe konnte Y. enterocolitica aus Kotproben isoliert werden. Der Nachweis gelang aber nur im Maststall. Hier konnten im Kot sehr hohe Prävalenzen (bis zu 65,4%) nachgewiesen werden. Sauen, Ferkel und Läufer wurden immer als negativ getestet. Zum Schlachtzeitpunkt gelang die Isolierung sehr häufig aus den Tonsillen, im Kot war der Erreger zu diesem Zeitpunkt kaum noch nachzuweisen. Alle Isolate gehörten dem humanpathogenen Bioserovar 4/O:3 an, nur eines wurde als 3/O:9 identifiziert. Aus den 458 untersuchten Umgebungsproben konnte Y. enterocolitica nicht isoliert werden. Des Weiteren wurde mittels einer PCR untersucht, ob die isolierten Yersinien ein Virulenzplasmid beherbergen. Dieses ist notwendig, um eine volle Pathogenität auszubilden. Von insgesamt 263 isolierten Stämmen konnten 236 Stämme (89,7%) als plasmidtragend identifiziert werden. Auffallend war hierbei, dass 110 von 111 Stämmen (99,1%), die im Maststall isoliert wurden, das Plasmid besaßen. Im Gegensatz dazu konnte bei den Schlachthofisolaten das Plasmid nur bei 126 von 152 Stämmen (82,9%) nachgewiesen werden. Einige Isolate eines Betriebes wurden mit Hilfe der PFGE (Pulsed Field Gel Electrophoresis) unter Nutzung des Restriktionsenzyms NotI genotypisiert. Wie in der Literatur beschrieben, war innerhalb eines Bestandes auch nur ein Genotyp zu finden. Auch die Isolate aus Kot und Tonsillen waren klonal. Ebenso waren plasmidtragende nicht von plasmidlosen Stämmen zu unterscheiden. Auch wenn fast alle Herden stark mit Campylobacter spp. belastet sind, scheint aus Sicht des Verbraucherschutzes eine Bekämpfung auf Bestandsebene nicht notwendig zu sein, da die Kühlung des Schlachtkörpers den sauerstoff- und austrocknungsempfindlichen Erreger offensichtlich sehr effektiv zurückdrängt. Anders verhält es sich bei den Yersinien. Obwohl im Schweinefleisch nur relativ selten der Erreger nachweisbar ist, so sind Schlachtnebenprodukte oft stark belastet. Vor allem durch Kreuzkontaminationen im Küchenbereich der privaten Haushalte geht vom Fleisch und von den Nebenprodukten eine nicht zu unterschätzende Gefahr aus. Da über die Epidemoiologie des Erregers auf Bestandsebene noch relativ wenig bekannt ist, kann er momentan nur auf Schlachthofebene durch Einhaltung einer strikten Hygiene in seiner Ausbreitung begrenzt werden. Auf Bestandsebene scheint die Einführung von Monitoringprogrammen sinnvoll, um stark belastete Herden zu erkennen, diese möglichst am Schluss zu schlachten und somit das Lebensmittel Schweinefleisch sicherer zu machen.

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.

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Die humane Yersiniose wird durch Lebensmittel tierischen Ursprungs übertragen und stellt aufgrund der jährlich gleichbleibend hohen Zahl übermittelter Krankheitsfälle sowie der wahrscheinlich weitaus höheren Dunkelziffer ein Problem des gesundheitlichen Verbraucherschutzes dar. Die intermittierende Ausscheidung des Erregers Yersinia enterocolitica beim klinisch unauffälligen Reservoirtier Schwein und die aufwändige Kultivierung erschweren den direkten Erregernachweis. Hier könnte der serologische Nachweis, in der Humanmedizin bereits seit langem etabliert, eine wertvolle diagnostische Hilfe sein. Die Erkennung serologisch positiver Bestände ähnlich dem Salmonellen-Monitoring und daran anschließende Hygienemaßnahmen, vor allem vor und während der Schlachtung, können den Eintrag des Erregers in die Lebensmittelkette vermindern. So wurde im Rahmen dieser Arbeit ein hochspezifisches serologisches Nachweissystem entwickelt, das durch die Verwendung rekombinanter und ausschließlich bei pathogenen Yersinien vorkommender Antigene eine hohe Sensitivität und Spezifität garantiert. Neun ausgewählte Yersinia Outer Proteins (Yops) wurden kloniert und mit spezifisch auf jedes Protein abgestimmten Bedingungen zur optimalen Expression gebracht. Durch die Evaluierung verschiedener Aufreinigungssysteme konnten schließlich reproduzierbare hochreine Antigene auch in großen Mengen hergestellt werden. Mit Blick auf eine sichere Auswertbarkeit bei der Verwendung des Testsystems in Laboratorien wurden die Antigene nicht elektrophoretisch aufgebracht, sondern mittels Sprühverfahren auf eine Nitrozellulosemembran aufliniert. Das gebrauchsfertige Testsystem, Blotstreifen von 2,5 mm Breite mit neun auflinierten, rekombinant hergestellten und Virulenzplasmid-basierenden Yersinia-Antigenen, eignet sich zur Diagnostik serologisch positiver Schweine. Mit Hilfe dieses Testsystems wurde die isotypspezifische Antikörperantwort von Schweinen im Infektionsmodell gegen den Erreger Y. enterocolitica ausgewertet. Nach zwei Vorversuchen mit jeweils zwei Schweinen wurden im Hauptversuch neun Ferkel experimentell mit einer Infektionsdosis von 5x1011 KBE per Magenschlundsonde infiziert, wobei die Tiere nach leichtem und kurzfristigem Durchfallgeschehen den Erreger symptomlos mit dem Kot ausschieden. Weitere neun Ferkel stellten eine Kontrollgruppe nicht infizierter Tiere dar. Vom Tag der Infektion bis zum Tag der Tötung (Tag 33) wurde regelmäßig bei den achtzehn Schweinen Blut, Speichel und Tränenflüssigkeit gewonnen, am letzten Tag zusätzlich Gelenkflüssigkeit und Darmsekrete. Die Auswertung der Seren im zeitlichen Verlauf zeigte deutlich die Immunogenität der Yops. Bei dominierenden Yops wie YopO, YopH, LcrV, YopD und YopE ließ sich das Einsetzen der Antikörperbildung (IgG und IgA) mit nachfolgendem Anstieg bei allen infizierten Tieren feststellen. Die früheste Bildung von Immunglobulin G konnte am Tag 10 gegen YopD verzeichnet werden, Immunglobulin A wurde gegen YopD bereits am Tag 7 gebildet. Die nicht infizierten Kontrolltiere waren im Immunoblot durchgehend negativ. In den Darmsekreten, der Gelenk- und Tränenflüssigkeit und vor allem im Speichel liessen sich mit dem entwickelten Test ebenfalls spezifische Yop- Antikörper detektieren. Der Test kann somit zur Diagnostik von Beständen mit Yersinia-Problematik herangezogen werden; er eignet sich als kompletter Kit sowohl für Labore als auch für veterinärmedizinische Praxen.

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 “Goldstandard” 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.

Dentre as 18 espécies do gênero Yersinia, as espécies Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis e Y. pestis foram extensivamente caracterizadas em diversos aspectos como ecologia, epidemiologia e mecanismos de patogenicidade. Sete das 15 espécies restantes (Y. aldovae, Y. bercovieri, Y. frederiksenii, Y. intermedia, Y. kristensenii, Y. mollaretii e Y. rohdei), usualmente conhecidas como Y. enterocolitica-like, até o momento, não tiveram seu potencial patogênico caracterizado e são, geralmente, consideradas não-patogênicas. Entretanto, dados da literatura sugerem que algumas dessas espécies possam causar doença. Esses dados estimularam o surgimento de questões sobre os mecanismos pelos quais as espécies de Y. enterocolitica-like possam interagir com as células do hospedeiros e causar doenças. Esse projeto teve como principal objetivo caracterizar o potencial patogênico de linhagens de Y. enterocolitica-like, especificamente das espécies Y. frederiksenii, Y. kristensenii e Y. intermedia. No presente trabalho, o potencial patogênico de 118 linhagens de Y. enterocolitica-like (50 Y. frederiksenii, 55 Y. intermedia e 13 Y. kristensenii) foi avaliado pela pesquisa da presença dos genes relacionados à virulência ail, fepA, fepD, fes, hreP, myfA, tccC, ystA, ystB e virF por PCR. Além disso, a habilidade de algumas linhagens de Yersinia de aderir e invadir células Caco-2 e HEp-2 após diferentes períodos de incubação, bem como, de sobreviver no interior de macrófagos humanos U937 foi testada. Aspectos morfológicos da adesão bacteriana foram visualizados por microscopia eletrônica. Finalmente, a presença de possíveis novos mecanismos de virulência foi avaliada a partir do sequenciamento de RNA de uma linhagem de Y. enterocolitica-like. As linhagens estudadas apresentaram os seguintes genes: Y. frederiksenii, fepA (44%), fes (44%) e ystB (18%); Y. intermedia, ail (53%), fepA (35%), fepD (2%), fes (97%), hreP (2%), ystB (2%) e tccC (35%); e Y. kristensenii, ail (62%), ystB (23%), fepA (77%), fepD (54%), fes (54%) e hreP (54%). De modo geral, as linhagens de Y. enterocolitica-like tiveram a habilidade de aderir e invadir células Caco-2 e HEp-2 inferior à da linhagem altamente patogênica Y. enterocolitica 8081. Contudo, Y. kristensenii FCF 410 e Y. frederiksenii FCF 461 apresentaram elevado potencial de invasão a células Caco-2 após cinco dias de pré-incubação, os quais foram 45 e 7,2 vezes maiores do que o controle Y. enterocolitica 8081, respectivamente, porém, o gene ail não foi detectado nessas linhagens. O ensaio de sobrevivência em macrófagos humanos U937 ii mostrou que as linhagens de Y. frederiksenii FCF 461 (40,0%) e Y. frederiksenii FCF 379 (24,6%) tiveram porcentagens de sobrevivência superior à de Y. enterocolitica 8081 (13,4%). Todavia, linhagens de Y. intermedia e Y. kristensenii apresentaram uma capacidade reduzida de sobreviver em macrófagos. A microscopia eletrônica de varredura mostrou as bactérias em contato com a filipódia celular. As bactérias foram distribuídas tanto individualmente quanto em pequenos aglomerados. Portanto, podemos concluir que a presença dos genes relacionados à virulência encontrados nas Y. enterocolitica-like estudadas indicou o possível potencial patogênico de algumas dessas linhagens. Os ensaios de adesão e invasão a células de mamíferos sugerem que a patogenicidade de Y. kristensenii e Y. frederiksenii possa ser linhagem-dependente. O ensaio de sobrevivência em macrófagos humanos U937 evidenciou o potencial patogênico de algumas linhagens de Y. frederiksenii. Em conjunto, os resultados obtidos sugerem a existência de mecanismos de virulência alternativos aos mecanismos clássicos descritos para Y. enterocolitica patogênica. Contudo, a presença de possíveis novos mecanismos de virulência não pode ser verificada, uma vez que a plataforma 454 GS Junior (Roche) não se mostrou adequada para a realização de sequenciamento de RNA de amostras provenientes de interações com células devido à baixa cobertura obtida. / Among the 18 species of the Yersinia genus, Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis and Y. pestis were extensively characterized in different subjects as ecology, epidemiology and pathogenicity mechanisms. Seven among the remaining 15 species (Y. aldovae, Y. bercovieri, Y. frederiksenii, Y. intermedia, Y. kristensenii, Y. mollaretii and Y. rohdei), often called Y. enterocolitica-like have not their pathogenic potential characterized and are usually considered to be nonpathogenic. However, literature data suggest that some of these species can cause diseases. These data stimulate the upsurge of questions about the mechanisms of which Y. enterocolitica-like species may interact with host cells and cause diseases. The main objective of this preject was to characterize the pathogenic potential of Y. enterocolitica-like strains, specifically of the species Y. frederiksenii, Y. kristensenii and Y. intermedia. This work evaluated the pathogenic potential of 118 Y. enterocolitica-like strains (50 Y. frederiksenii, 55 Y. intermedia and 13 Y. kristensenii) searching for the presence of the virulence-related genes ail, fepA, fepD, fes, hreP, myfA, tccC, ystA, ystB and virF by PCR. Besides, Yersinia strains ability of adhesion and invasion to Caco-2 and HEp-2 cells after different pre-incubation periods, and its survival within human macrophages U937 were tested. Morphologic aspects of bacterial adhesion were observed by scanning electronic microscopy. Finally, the presence of new possible virulence mechanisms was evaluated through RNA sequencing of one Y. enterocolitica-like strain. The studied strains showed the following genes: Y. frederiksenii, fepA (44%), fes (44%) and ystB (18%); Y. intermedia, ail (53%), fepA (35%), fepD (2%), fes (97%), hreP (2%), ystB (2%) and tccC (35%); and Y. kristensenii, ail (62%), ystB (23%), fepA (77%), fepD (54%), fes (54%) and hreP (54%). Usually Y. enterocolitica-like strains presented less ability of adhere and invade Caco-2 and HEp-2 cells than the highly pathogenic strain Y. enterocolitica 8081. On the other hand, Y. kristensenii FCF 410 and Y. frederiksenii FCF 461 showed high potential of invasion in Caco-2 cells after 5 days of pre-incubation, which were 45 and 7.2 times higher than the control Y. enterocolitica 8081 respectively, but ail gene was not found in these strains. Survival assay in human macrophages U937 showed that Y. frederiksenii FCF 461 (40.0%) and Y. frederiksenii FCF 379 (24.6%) strains presented survival percentages higher than Y. enterocolitica 8081 (13.4%). However, Y. intermedia and Y. iv kristensenii strains showed a reduced capability of surviving in macrophages. Scanning electron microscopy showed bacteria at the surface in contact with the cellular filopodia. The bacteria were distributed either individually or in small clumps. Therefore, it may be concluded that the presence of virulence-related genes in some of the Y. enterocolitica-like strains indicated their possible pathogenic potential. Mammal cells adhesion and invasion assays suggest that the pathogenicity of Y. kristensenii and Y. frederiksenii may be strain-dependent. Human macrophages U937 surviving assay highlighted the pathogenic potential of some Y. frederiksenii strains. Together, the results suggest the existence of alternative virulence mechanisms other than the classical mechanisms described for pathogenic Y. enterocolitica. However, we could not verify the presence of possible new virulence mechanisms because 454 GS Junior (Roche) platform was not suitable for RNA sequencing of strains from cells interaction due its low coverage obtained.

Dentre as 18 espécies do gênero Yersinia, as espécies Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis e Y. pestis foram extensivamente caracterizadas em diversos aspectos como ecologia, epidemiologia e mecanismos de patogenicidade. Sete das 15 espécies restantes (Y. aldovae, Y. bercovieri, Y. frederiksenii, Y. intermedia, Y. kristensenii, Y. mollaretii e Y. rohdei), usualmente conhecidas como Y. enterocolitica-like, até o momento, não tiveram seu potencial patogênico caracterizado e são, geralmente, consideradas não-patogênicas. Entretanto, dados da literatura sugerem que algumas dessas espécies possam causar doença. Esses dados estimularam o surgimento de questões sobre os mecanismos pelos quais as espécies de Y. enterocolitica-like possam interagir com as células do hospedeiros e causar doenças. Esse projeto teve como principal objetivo caracterizar o potencial patogênico de linhagens de Y. enterocolitica-like, especificamente das espécies Y. frederiksenii, Y. kristensenii e Y. intermedia. No presente trabalho, o potencial patogênico de 118 linhagens de Y. enterocolitica-like (50 Y. frederiksenii, 55 Y. intermedia e 13 Y. kristensenii) foi avaliado pela pesquisa da presença dos genes relacionados à virulência ail, fepA, fepD, fes, hreP, myfA, tccC, ystA, ystB e virF por PCR. Além disso, a habilidade de algumas linhagens de Yersinia de aderir e invadir células Caco-2 e HEp-2 após diferentes períodos de incubação, bem como, de sobreviver no interior de macrófagos humanos U937 foi testada. Aspectos morfológicos da adesão bacteriana foram visualizados por microscopia eletrônica. Finalmente, a presença de possíveis novos mecanismos de virulência foi avaliada a partir do sequenciamento de RNA de uma linhagem de Y. enterocolitica-like. As linhagens estudadas apresentaram os seguintes genes: Y. frederiksenii, fepA (44%), fes (44%) e ystB (18%); Y. intermedia, ail (53%), fepA (35%), fepD (2%), fes (97%), hreP (2%), ystB (2%) e tccC (35%); e Y. kristensenii, ail (62%), ystB (23%), fepA (77%), fepD (54%), fes (54%) e hreP (54%). De modo geral, as linhagens de Y. enterocolitica-like tiveram a habilidade de aderir e invadir células Caco-2 e HEp-2 inferior à da linhagem altamente patogênica Y. enterocolitica 8081. Contudo, Y. kristensenii FCF 410 e Y. frederiksenii FCF 461 apresentaram elevado potencial de invasão a células Caco-2 após cinco dias de pré-incubação, os quais foram 45 e 7,2 vezes maiores do que o controle Y. enterocolitica 8081, respectivamente, porém, o gene ail não foi detectado nessas linhagens. O ensaio de sobrevivência em macrófagos humanos U937 ii mostrou que as linhagens de Y. frederiksenii FCF 461 (40,0%) e Y. frederiksenii FCF 379 (24,6%) tiveram porcentagens de sobrevivência superior à de Y. enterocolitica 8081 (13,4%). Todavia, linhagens de Y. intermedia e Y. kristensenii apresentaram uma capacidade reduzida de sobreviver em macrófagos. A microscopia eletrônica de varredura mostrou as bactérias em contato com a filipódia celular. As bactérias foram distribuídas tanto individualmente quanto em pequenos aglomerados. Portanto, podemos concluir que a presença dos genes relacionados à virulência encontrados nas Y. enterocolitica-like estudadas indicou o possível potencial patogênico de algumas dessas linhagens. Os ensaios de adesão e invasão a células de mamíferos sugerem que a patogenicidade de Y. kristensenii e Y. frederiksenii possa ser linhagem-dependente. O ensaio de sobrevivência em macrófagos humanos U937 evidenciou o potencial patogênico de algumas linhagens de Y. frederiksenii. Em conjunto, os resultados obtidos sugerem a existência de mecanismos de virulência alternativos aos mecanismos clássicos descritos para Y. enterocolitica patogênica. Contudo, a presença de possíveis novos mecanismos de virulência não pode ser verificada, uma vez que a plataforma 454 GS Junior (Roche) não se mostrou adequada para a realização de sequenciamento de RNA de amostras provenientes de interações com células devido à baixa cobertura obtida. / Among the 18 species of the Yersinia genus, Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis and Y. pestis were extensively characterized in different subjects as ecology, epidemiology and pathogenicity mechanisms. Seven among the remaining 15 species (Y. aldovae, Y. bercovieri, Y. frederiksenii, Y. intermedia, Y. kristensenii, Y. mollaretii and Y. rohdei), often called Y. enterocolitica-like have not their pathogenic potential characterized and are usually considered to be nonpathogenic. However, literature data suggest that some of these species can cause diseases. These data stimulate the upsurge of questions about the mechanisms of which Y. enterocolitica-like species may interact with host cells and cause diseases. The main objective of this preject was to characterize the pathogenic potential of Y. enterocolitica-like strains, specifically of the species Y. frederiksenii, Y. kristensenii and Y. intermedia. This work evaluated the pathogenic potential of 118 Y. enterocolitica-like strains (50 Y. frederiksenii, 55 Y. intermedia and 13 Y. kristensenii) searching for the presence of the virulence-related genes ail, fepA, fepD, fes, hreP, myfA, tccC, ystA, ystB and virF by PCR. Besides, Yersinia strains ability of adhesion and invasion to Caco-2 and HEp-2 cells after different pre-incubation periods, and its survival within human macrophages U937 were tested. Morphologic aspects of bacterial adhesion were observed by scanning electronic microscopy. Finally, the presence of new possible virulence mechanisms was evaluated through RNA sequencing of one Y. enterocolitica-like strain. The studied strains showed the following genes: Y. frederiksenii, fepA (44%), fes (44%) and ystB (18%); Y. intermedia, ail (53%), fepA (35%), fepD (2%), fes (97%), hreP (2%), ystB (2%) and tccC (35%); and Y. kristensenii, ail (62%), ystB (23%), fepA (77%), fepD (54%), fes (54%) and hreP (54%). Usually Y. enterocolitica-like strains presented less ability of adhere and invade Caco-2 and HEp-2 cells than the highly pathogenic strain Y. enterocolitica 8081. On the other hand, Y. kristensenii FCF 410 and Y. frederiksenii FCF 461 showed high potential of invasion in Caco-2 cells after 5 days of pre-incubation, which were 45 and 7.2 times higher than the control Y. enterocolitica 8081 respectively, but ail gene was not found in these strains. Survival assay in human macrophages U937 showed that Y. frederiksenii FCF 461 (40.0%) and Y. frederiksenii FCF 379 (24.6%) strains presented survival percentages higher than Y. enterocolitica 8081 (13.4%). However, Y. intermedia and Y. iv kristensenii strains showed a reduced capability of surviving in macrophages. Scanning electron microscopy showed bacteria at the surface in contact with the cellular filopodia. The bacteria were distributed either individually or in small clumps. Therefore, it may be concluded that the presence of virulence-related genes in some of the Y. enterocolitica-like strains indicated their possible pathogenic potential. Mammal cells adhesion and invasion assays suggest that the pathogenicity of Y. kristensenii and Y. frederiksenii may be strain-dependent. Human macrophages U937 surviving assay highlighted the pathogenic potential of some Y. frederiksenii strains. Together, the results suggest the existence of alternative virulence mechanisms other than the classical mechanisms described for pathogenic Y. enterocolitica. However, we could not verify the presence of possible new virulence mechanisms because 454 GS Junior (Roche) platform was not suitable for RNA sequencing of strains from cells interaction due its low coverage obtained.