In der vorliegenden Arbeit wurde einerseits der Verlauf der Schutzwirkung der zurzeit in Sachsens Legehennenbeständen überwiegend angewandten Impfschemata gegen Salmonella Enteritidis (SE) untersucht. Andererseits wurden die Impfschemata, die ausschließlich modifizierte Lebendimpfstoffe (MLV) umfassen, und Impfschemata, die aus einer Kombination von MLV und Inaktivatimpfstoffen (KV) bestehen, auf Unterschiede in der Wirksamkeit geprüft. Um die Wirksamkeit der Impfschemata im Verlauf der Legeperiode und im Vergleich miteinander untersuchen zu können, wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten der Legeperiode (39., 54. und 69. Lebenswoche (LW)) Infektionsversuche mit einem Nalidixinsäure-resistenten SE-Stamm durchgeführt. Es wurden insgesamt 180 Legehennen verwendet, die in fünf verschiedenen Herkunftsbetrieben etwa gleicher Größe aufgezogen und geimpft worden waren. In jedem der Herkunftsbetriebe wurde eines von fünf Impfschemata (A bis E) angewendet. Die Impfschemata A und C beinhalteten ausschließlich MLV, die Impfschemata B, D und E eine Kombination aus MLV und KV. Zu den genannten Zeitpunkten (39., 54. und 69. LW) wurden jeweils zwölf Tiere aus den Betrieben in den Infektionsstall des Instituts für Tierhygiene und Öffentliches Veterinärwesen verbracht und eingestallt. Nach der Adaptionsphase von einer Woche und der Prüfung der Tiere auf Salmonellenfreiheit wurde jedes Tier mit 1,0 x109 KbE SE oral infiziert. Zwei und sieben Tage post infectionem (p.inf). wurden jeweils sechs Hennen euthanasiert und seziert. Caeca, Leber-, Ovar- und Oviduktproben wurden entnommen und gemäß anerkannter quantitativer und qualitativer Untersuchungsmethoden auf den Infektionsstamm untersucht. Zur Kontrolle der Erregerausscheidung wurden ein, drei und fünf Tage p.inf. Kloakentupferproben von jedem Tier entnommen und entsprechend auf SE untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen variierten in Abhängigkeit von Versuchs- und Sektions- bzw. Kloakentupferentnahmezeitpunkt, untersuchtem Organ sowie quantitativer und qualitativer Untersuchung. Die ausschließlich mit MLV geimpften Gruppen A und C wiesen im Vergleich zu den Gruppen D und E, die mit demselben MLV und zusätzlich mit einem KV geimpft worden waren, in den Kloakentupfer- und Caecumproben in der Regel qualitativ und quantitativ weniger Salmonellen auf. Der Salmonellennachweis in den Leberproben und den vereinzelt besiedelten Reproduktionsorganen variierte nur geringfügig zwischen den Impfgruppen. Da die Tiere der vier Impfgruppen aus jeweils anderen Herkunftsbetrieben stammten, sind haltungsbedingte Unterschiede anzunehmen. Das äußere Erscheinungsbild (Befiederung, Bemuskelung, makroskopische pathologische Veränderungen) und das Sozialverhalten der Tiere variierten, was mit Unterschieden in der Immunität einhergehen kann. Bei den Tieren der Gruppe A bzw. C waren in der 69. LW und in 54. LW, respektive, ein ausgeprägtes kannibalistisches Verhalten und dessen Konsequenzen (reduzierte Wasser- und Futteraufnahme der gepickten Tiere, Hackverletzungen) zu beobachten. Tendenziell waren die Tiere der Gruppen B bis E in der 54. LW stärker mit SE belastet als in der 39. und 69. LW. Ein Einfluss der unter Umständen erhöhten Umgebungstemperaturen in den Betrieben sowie des hohen Leistungsstresses während der mittleren Phase der Legeperiode auf die Immunität der 54 LW alten Tiere, die im August 2010 infiziert wurden, ist nicht auszuschließen. Auch eine sich ausbildende Altersresistenz könnte die bessere Salmonellenabwehr der 69 LW alten Tiere erklären. Tiere der Gruppe A waren jedoch in der 69. LW am stärksten mit SE belastet, was auf ein Nachlassen der durch die Impfung induzierten Immunität und möglicherweise auf den im Vergleich zu den jüngeren Tieren allgemein schwächeren Zustand der Tiere zurückzuführen ist. Die Ergebnisse einer Kontrollgruppe zur Beurteilung der von der Impfung unabhängigen Faktoren fehlen. Da in den sächsischen Legehennenhaltungen aufgrund der hohen Tierzahlen entsprechend der Hühner-Salmonellen Verordnung (Impfpflicht für Betriebe mit mehr als 350 Tieren) gegen SE geimpft wird, hätten zur Bildung einer ungeimpften Kontrollgruppe Tiere aus kleineren Betrieben oder Zuchttierhaltungen mit völlig anderen Haltungsstrukturen verwendet werden müssen. Damit wären die wissenschaftlichen Ansprüche an eine Kontrollgruppe jedoch nicht erfüllt worden. Entsprechend der Ergebnisse und Umstände dieser Studie scheint eine Zusatzimpfung mit einem KV im Vergleich zu einer Impfung mit ausschließlich MLV keinen Vorteil im Schutz vor SE zu bieten. Es konnte gezeigt werden, dass die Immunität der gemäß der Impfschemata B bis E geimpften Legehennen gegen SE am Ende der Legeperiode nicht nachlässt. Die Impfung allein kann den Erreger nicht eliminieren und muss daher stets in ein verantwortungsvolles und vielseitiges Bekämpfungsprogramm integriert werden.

In der vorliegenden Arbeit wurde einerseits der Verlauf der Schutzwirkung der zurzeit in Sachsens Legehennenbeständen überwiegend angewandten Impfschemata gegen Salmonella Enteritidis (SE) untersucht. Andererseits wurden die Impfschemata, die ausschließlich modifizierte Lebendimpfstoffe (MLV) umfassen, und Impfschemata, die aus einer Kombination von MLV und Inaktivatimpfstoffen (KV) bestehen, auf Unterschiede in der Wirksamkeit geprüft. Um die Wirksamkeit der Impfschemata im Verlauf der Legeperiode und im Vergleich miteinander untersuchen zu können, wurden zu drei verschiedenen Zeitpunkten der Legeperiode (39., 54. und 69. Lebenswoche (LW)) Infektionsversuche mit einem Nalidixinsäure-resistenten SE-Stamm durchgeführt. Es wurden insgesamt 180 Legehennen verwendet, die in fünf verschiedenen Herkunftsbetrieben etwa gleicher Größe aufgezogen und geimpft worden waren. In jedem der Herkunftsbetriebe wurde eines von fünf Impfschemata (A bis E) angewendet. Die Impfschemata A und C beinhalteten ausschließlich MLV, die Impfschemata B, D und E eine Kombination aus MLV und KV. Zu den genannten Zeitpunkten (39., 54. und 69. LW) wurden jeweils zwölf Tiere aus den Betrieben in den Infektionsstall des Instituts für Tierhygiene und Öffentliches Veterinärwesen verbracht und eingestallt. Nach der Adaptionsphase von einer Woche und der Prüfung der Tiere auf Salmonellenfreiheit wurde jedes Tier mit 1,0 x109 KbE SE oral infiziert. Zwei und sieben Tage post infectionem (p.inf). wurden jeweils sechs Hennen euthanasiert und seziert. Caeca, Leber-, Ovar- und Oviduktproben wurden entnommen und gemäß anerkannter quantitativer und qualitativer Untersuchungsmethoden auf den Infektionsstamm untersucht. Zur Kontrolle der Erregerausscheidung wurden ein, drei und fünf Tage p.inf. Kloakentupferproben von jedem Tier entnommen und entsprechend auf SE untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen variierten in Abhängigkeit von Versuchs- und Sektions- bzw. Kloakentupferentnahmezeitpunkt, untersuchtem Organ sowie quantitativer und qualitativer Untersuchung. Die ausschließlich mit MLV geimpften Gruppen A und C wiesen im Vergleich zu den Gruppen D und E, die mit demselben MLV und zusätzlich mit einem KV geimpft worden waren, in den Kloakentupfer- und Caecumproben in der Regel qualitativ und quantitativ weniger Salmonellen auf. Der Salmonellennachweis in den Leberproben und den vereinzelt besiedelten Reproduktionsorganen variierte nur geringfügig zwischen den Impfgruppen. Da die Tiere der vier Impfgruppen aus jeweils anderen Herkunftsbetrieben stammten, sind haltungsbedingte Unterschiede anzunehmen. Das äußere Erscheinungsbild (Befiederung, Bemuskelung, makroskopische pathologische Veränderungen) und das Sozialverhalten der Tiere variierten, was mit Unterschieden in der Immunität einhergehen kann. Bei den Tieren der Gruppe A bzw. C waren in der 69. LW und in 54. LW, respektive, ein ausgeprägtes kannibalistisches Verhalten und dessen Konsequenzen (reduzierte Wasser- und Futteraufnahme der gepickten Tiere, Hackverletzungen) zu beobachten. Tendenziell waren die Tiere der Gruppen B bis E in der 54. LW stärker mit SE belastet als in der 39. und 69. LW. Ein Einfluss der unter Umständen erhöhten Umgebungstemperaturen in den Betrieben sowie des hohen Leistungsstresses während der mittleren Phase der Legeperiode auf die Immunität der 54 LW alten Tiere, die im August 2010 infiziert wurden, ist nicht auszuschließen. Auch eine sich ausbildende Altersresistenz könnte die bessere Salmonellenabwehr der 69 LW alten Tiere erklären. Tiere der Gruppe A waren jedoch in der 69. LW am stärksten mit SE belastet, was auf ein Nachlassen der durch die Impfung induzierten Immunität und möglicherweise auf den im Vergleich zu den jüngeren Tieren allgemein schwächeren Zustand der Tiere zurückzuführen ist. Die Ergebnisse einer Kontrollgruppe zur Beurteilung der von der Impfung unabhängigen Faktoren fehlen. Da in den sächsischen Legehennenhaltungen aufgrund der hohen Tierzahlen entsprechend der Hühner-Salmonellen Verordnung (Impfpflicht für Betriebe mit mehr als 350 Tieren) gegen SE geimpft wird, hätten zur Bildung einer ungeimpften Kontrollgruppe Tiere aus kleineren Betrieben oder Zuchttierhaltungen mit völlig anderen Haltungsstrukturen verwendet werden müssen. Damit wären die wissenschaftlichen Ansprüche an eine Kontrollgruppe jedoch nicht erfüllt worden. Entsprechend der Ergebnisse und Umstände dieser Studie scheint eine Zusatzimpfung mit einem KV im Vergleich zu einer Impfung mit ausschließlich MLV keinen Vorteil im Schutz vor SE zu bieten. Es konnte gezeigt werden, dass die Immunität der gemäß der Impfschemata B bis E geimpften Legehennen gegen SE am Ende der Legeperiode nicht nachlässt. Die Impfung allein kann den Erreger nicht eliminieren und muss daher stets in ein verantwortungsvolles und vielseitiges Bekämpfungsprogramm integriert werden.

Rotavirus infection causes severe gastroenteritis, affecting all children under the age of five regardless of hygiene or water quality. The currently licensed vaccines succeeded in reducing diarrhoea worldwide, but they still have shortcomings, especially the efficacy of the vaccines in developing countries. One of the main reasons for this can be due to the difference in strains, since the strains used to develop the currently licensed vaccines (RotaTeq and Rotarix) were selected from strains circulating in the developed world (G1, G2, G3 and G4), while the main strains present in Africa (G8, G9 and G12) were not included. A second shortcoming of the currently licensed vaccines is the cost of these vaccines. The vaccines are very expensive and most developing countries cannot afford the vaccines as well as the fact that the manufacturing companies cannot produce enough vaccines for all the countries. An attractive alternative to the currently licensed rotavirus vaccines is the non-live vaccine candidate, virus-like particles, which can provide a possible cheaper, safer and efficacious alternative or complement the currently licensed vaccines. Therefore, in this study a South African G9P[6] rotavirus strain, RVA/Humanwt/ ZAF/GR10924/1999/G9P[6], was used to determine whether or not co-expression of the structural proteins VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) was possible in bacteria and yeast. The South African GR10924 G9P[6] neonatal strain was previously obtained from a stool sample and the nucleotide consensus sequence was determined for both genome segment 2 (VP2) and genome segment 6 (VP6). Bacterial codon optimised coding regions or open reading frames were used in this study. The open reading frames (ORFs) of the genome segments encoding, VP2 and VP6, were cloned into the expression vector pETDuet-1, which allows for the simultaneous expression of two genes in bacteria. The ORF of genome segment 6 was purchased from GeneScript and the ORF of genome segment 2 was obtained from Dr AC Potgieter (Deltamune (Pty) Ltd R&D, South Africa). Compatible restriction enzyme sites were used to sub-clone the ORF of the bacterial codon optimised genome segments into the expression vector. Only the expression of the VP6 protein in bacteria was observed with Coomassie stained SDS-PAGE. The ORFs encoding VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) of the wild type GR10924 G9P[6] strain were cloned into the wide range yeast expression system vector, pKM173, which allows for the simultaneous expression of more than one gene. Several yeast strains were used in this study namely Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces lactis, Candida deformans, Saccharomyces cerevisiae, Yarrowia lipolytica, Arxula adeninivorans, Hansenula polymorpha and Debaryomyces hansenii. Expression of both proteins was not detected in the several yeast strains, as seen with western blot analysis. DNA extractions were done on two colonies of each yeast strain that were used for western blot analysis to evaluate successful integration into the yeast genomes. Only a few of the colonies contained either both of the genome segments or only one of the two genome segments of interest. To summarise, the simultaneous expression of VP2 and VP6 from rotavirus GR10924 G9P[6] was not successful in bacteria or yeast, but it was possible to soluble express the bacterial codon optimised GR10924 G9P[6] VP6 in bacteria using the pETDuet-1 as expression vector. / MSc (Biochemistry), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015

Rotavirus infection causes severe gastroenteritis, affecting all children under the age of five regardless of hygiene or water quality. The currently licensed vaccines succeeded in reducing diarrhoea worldwide, but they still have shortcomings, especially the efficacy of the vaccines in developing countries. One of the main reasons for this can be due to the difference in strains, since the strains used to develop the currently licensed vaccines (RotaTeq and Rotarix) were selected from strains circulating in the developed world (G1, G2, G3 and G4), while the main strains present in Africa (G8, G9 and G12) were not included. A second shortcoming of the currently licensed vaccines is the cost of these vaccines. The vaccines are very expensive and most developing countries cannot afford the vaccines as well as the fact that the manufacturing companies cannot produce enough vaccines for all the countries. An attractive alternative to the currently licensed rotavirus vaccines is the non-live vaccine candidate, virus-like particles, which can provide a possible cheaper, safer and efficacious alternative or complement the currently licensed vaccines. Therefore, in this study a South African G9P[6] rotavirus strain, RVA/Humanwt/ ZAF/GR10924/1999/G9P[6], was used to determine whether or not co-expression of the structural proteins VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) was possible in bacteria and yeast. The South African GR10924 G9P[6] neonatal strain was previously obtained from a stool sample and the nucleotide consensus sequence was determined for both genome segment 2 (VP2) and genome segment 6 (VP6). Bacterial codon optimised coding regions or open reading frames were used in this study. The open reading frames (ORFs) of the genome segments encoding, VP2 and VP6, were cloned into the expression vector pETDuet-1, which allows for the simultaneous expression of two genes in bacteria. The ORF of genome segment 6 was purchased from GeneScript and the ORF of genome segment 2 was obtained from Dr AC Potgieter (Deltamune (Pty) Ltd R&D, South Africa). Compatible restriction enzyme sites were used to sub-clone the ORF of the bacterial codon optimised genome segments into the expression vector. Only the expression of the VP6 protein in bacteria was observed with Coomassie stained SDS-PAGE. The ORFs encoding VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) of the wild type GR10924 G9P[6] strain were cloned into the wide range yeast expression system vector, pKM173, which allows for the simultaneous expression of more than one gene. Several yeast strains were used in this study namely Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces lactis, Candida deformans, Saccharomyces cerevisiae, Yarrowia lipolytica, Arxula adeninivorans, Hansenula polymorpha and Debaryomyces hansenii. Expression of both proteins was not detected in the several yeast strains, as seen with western blot analysis. DNA extractions were done on two colonies of each yeast strain that were used for western blot analysis to evaluate successful integration into the yeast genomes. Only a few of the colonies contained either both of the genome segments or only one of the two genome segments of interest. To summarise, the simultaneous expression of VP2 and VP6 from rotavirus GR10924 G9P[6] was not successful in bacteria or yeast, but it was possible to soluble express the bacterial codon optimised GR10924 G9P[6] VP6 in bacteria using the pETDuet-1 as expression vector. / MSc (Biochemistry), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015