NR ATWE
AU Scherbel,C.; Pichner,R.; Gareis,M.
TI [Microbial degradation of TSE prions]
OT Mikrobieller Abbau von TSE-Prionen
QU Jahresbericht 2004 der Bundesforschungsanstalt für Ernährung und Lebensmittel, Seiten 137-8
IA Gesamtbericht und Auszug mit dem Artikel
PT Jahresbericht
VT
Zu der Gruppe der Transmissiblen Spongiformen Enzephalopathien (TSE) gehören u.a. BSE bei Rindern (Bovine Spongiforme Enzephalopathie) und die Traberkrankheit bei Schafen (Scrapie). Dabei handelt es sich um übertragbare Erkrankungen des zentralen Nervensystems, bei denen sich das Hirngewebe durch fehlerhafte Eiweißmoleküle (Prionen) schwammartig verändert. Als Erreger gilt das sogenannte Prion-Protein (PrPsc), welches die fehlgefaltete Isoform des natürlich vorkommenden Proteins PrPc darstellt. Es wird davon ausgegangen, dass die beiden Formen (zelluläre und pathologische Form) in zwei unterschiedlichen dreidimensionalen Konformationen vorliegen, wobei die Aminosäuresequenz identisch ist. Die Konformationsänderung beruht auf einem Autoreplikationsmechanismus von PrPsc, in dessen Verlauf PrPc in die pathologische Form transformiert wird. Verbunden mit der Strukturänderung ist auch die charakteristische Stabilität von PrPsc gegenüber Hitze, extremen pHWerten, UV-Strahlung, Desinfektionsmitteln und Proteasen.
Um Aussagen zur Verbreitung und Ausscheidung treffen zu können, soll die Stabilität von PrPsc im Gastrointestinaltrakt von Nutztieren untersucht werden. In der Regel werden Proteine aus Futtermitteln im polygastrischen Verdauungssystem der Wiederkäuer nahezu vollständig verdaut. 70-90% der Proteine werden im Pansen vorwiegend durch Bakterien abgebaut. Ein weiterer Protein-Abbau erfolgt durch proteolytische Bakterien der Mikroflora im Colon, die aus über 400 verschiedenen Spezies besteht. Aufgrund der polypotenten Metabolisierungsfähigkeit der komplexen Mikroflora des Gastrointestinaltraktes sollte dies auch auf die Eiweißstruktur des Prion-Proteins zutreffen. In vorliegender Studie werden Inkubationsversuche mit den komplexen Pansen- bzw. Coloninhalten von Nutztieren und Scrapie-infizierten Hamsterhirnen (Stamm 263K) durchgeführt. Zu diesem Zweck werden Pansen- und Darminhalte (Colon ascendens) von frisch geschlachteten Mastbullen steril entnommen und mit McDougall-Puffer homogenisiert. Anschließend wird der gepufferte Pansen- bzw. Coloninhalt mit 20%igem Hirnhomogenat aus Scrapie-infizierten Hamsterhirnen (Stamm 263K) versetzt. Die Ansätze inklusive der Positiv- und Negativkontrollen (Abb. 1) werden dann bei 37 ° für 20 Stunden anaerob und aerob inkubiert. Die immunochemische Detektion von PrPsc erfolgt nach Proteinase K-Verdau, SDS-PAGE und Western Blot.
In den Studien konnte nach einer anaeroben Inkubation für 20 Stunden sowohl mit Pansen- als auch mit Coloninhalt eine deutliche Abnahme des PrPsc-Signals im Western Blot nachgewiesen werden (Abb. 2a und b). Während das PrPsc-Signal nach einer 20-stündigen aeroben Inkubation von Panseninhalt mit Scrapieinfiziertem (Stamm 263K) Hamsterhirn-Homogenat unverändert blieb, wurde im Degradationsansatz mit Coloninhalt ein vollständiger Abbau von PrPsc im Western Blot nachgewiesen (Abb. 2c und d). Aus Inkubationsstudien mit selektiven Mischkulturen ergab sich, dass sowohl im Pansen als auch im Colon der anaerobe Abbau von PrPsc durch die gram-positive Mikroflora erfolgt (Abb. 2e). Um die Ergebnisse aus dem Western Blot zu bestätigen, werden zur Zeit die Inkubate im Hamster-Bioassay am Institut für neue und neuartige Tierseuchenerreger, Friedrich-Löffler-Institut Riems, auf eventuelle Restinfektiosität überprüft.
Bei diesen Studien handelt es sich um ein Teilprojekt des Vorhabens "Untersuchungen zum Vorkommen und zur Stabilität des BSE-Erregers in Lebensmitteln (Schwerpunkt Milch und Milchprodukte) und Umwelt", gefördert durch den Bayerischen Forschungsverbund FORPRION (Projektnummer: 1205 TG 8 LMU 19a).
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