Untersuchungen zum Einsatz eines neuartigen Flüssigmediums für Bartonella spp. und zum Nachweis von B. henselae DNA in europäischen Zecken

Abstract

Die Gattung Bartonella beinhaltet eine Vielzahl human- und veterinär-medizinisch relevanter Bakterien. Da diese in Bezug auf ihre Wachstumsbedingungen hohe Ansprüche stellen, steht man bei der Isolation und Kultivierung dieser Bakterien vor großen Schwierigkeiten. Ergebnis dieser Arbeit ist die Entdeckung und Optimierung eines neuen Flüssigmediums für Bartonella spp., das auf der Formulierung des Schneider-Insektenzellkulturmedium basiert. Dieses Medium ist einfach herzustellen, ermöglicht schnelles und zuverlässiges planktonisches Wachstum von mindestens drei Bartonella spp. und erlaubt eine schnelle Keimzahlbestimmung durch Messung der optischen Dichte, da keine extinktionsbeeinflussenden Stoffe wie Blut oder Hämin zugesetzt werden müssen. Funktionelle Untersuchungen, die mit der humanpathogenen Spezies B. henselae durchgeführt wurden, zeigten im Bezug auf die Wirtszellinteraktion keine Unterschiede zu Bartonellen, die konventionell auf Columbia-Blutagar kultiviert wurden. Untersucht wurde hierbei die Sekretion verschiedener Zytokine (VEGF-A, IL-8) sowie die Adhärenz und Invasion von B. henselae an und in Endothelzellen. Des Weiteren wurde nachgewiesen, dass aus dem Überstand des Flüssigmediums nach der Kultivierung von B. henselae das Oberflächenprotein BadA gewonnen werden kann. Diese Beobachtung könnte zukünftig den Einsatz des immundominanten BadA in der serologischen Diagnostik von B. henselae erheblich erleichtern. Zusammengefasst hat dieses neu beschriebene Flüssigkulturmedium das Potential, die primäre Isolation und molekularbiologische Erforschung von Bartonella spp. in Zukunft wesentlich zu erleichtern.

Untersuchung der Prävalenz von B. henselae DNA in europäischen Zecken Da Bartonella-Infektionen oft mit einer dauerhaft erhöhten Erregerlast im peripheren Blut einhergehen und DNA verschiedener Bartonella spp. bereits in Zecken aus diversen Teilen der Welt (darunter USA und Russland) nachgewiesen wurde, erhärtet sich zunehmend der Verdacht, dass Zecken als Vektoren für die Übertragung von Bartonella spp. fungieren können. In dieser Arbeit wurde die Prävalenz von B. henselae DNA und B. burgdorferi sensu lato DNA in Zecken aus vier verschiedenen Orten in Europa [Eberdingen, Klasdorf (Deutschland); Lembach (Frankreich); Madeira (Portugal)] untersucht. Unsere Daten zeigen, dass B. henselae DNA in allen vier Zeckenpopulationen nachweisbar ist, wobei die Prävalenz bis zu 40% beträgt. Die Chance, B. henselae DNA in Nymphen zu finden, war hierbei um das 14-fache höher als die Chance, B. henselae DNA in adulten Zecken zu finden. Es wurden keine Koinfektionen von Zecken mit B. henselae und B. burgdorferi sensu lato beobachtet. Unsere Daten zeigen, dass B. henselae auch in europäischen Zecken verbreitet ist und stützen so weiter die Theorie, dass Bartonella spp. durch Zecken übertragen werden. Ausgehend von unseren Daten erscheint der Vorschlag, B. henselae in die Liste der durch Zecken übertragenen Krankheitserreger aufzunehmen, durchaus sinnvoll. Unter Berücksichtigung des aktuellen Wissens über Bartonella-Infektionen, ihrer zoonotischen Natur und dem Übertragungsrisiko durch blutsaugende Arthropoden muss aufgeklärt werden, ob Strategien der Vektor-Kontrolle durch Reduktion der Ektoparasit-Wirt-Interakton die Übertragung von Bartonella spp. einschränken könnten.

The genus Bartonella comprises numerous human and animal pathogenic bacteria which are fastidious and slow growing resulting in difficulties in bacterial isolation and cultivation. We describe the discovery and optimization of a liquid medium based on an insect-cell culture medium which is easy to prepare and allows fast and reliable planktonic growth of several human and animal pathogenic Bartonella spp. Experiments elucidating host cell-interaction did not reveal differences between B. henselae grown in liquid medium or conventionally on agar plates. Our newly described growth medium might be advantageous for the primary isolation and for the molecular analysis of Bartonella spp.

Bartonella spp. can cause persistent bloodstream infections in humans and animals. Preliminary evidence suggests that ticks might serve as vectors for Bartonella spp. To determine whether Bartonella henselae is present in questing Ixodes ricinus ticks, we analyzed the prevalence of B. henselae DNA among tick stages compared with the prevalence of DNA from Borrelia burgdorferi sensu lato, the pathogen most frequently transmitted by ticks. B. henselae DNA was present with a prevalence of up to ~40% in tick populations sampled in four European sites (Eberdingen, Germany; Klasdorf, Germany; Lembach, France; Madeira, Portugal). The odds of detecting B. henselae DNA in nymphal ticks was ~14-fold higher than in adult ticks. No tick was found to be co infected with B. henselae and B. burgdorferi sensu lato. Taken together, our data indicate that ticks might serve in fact as a potential vector for the transmission of B. henselae to humans.