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Dr. Claudia Bechteler: Versuche zur Immunisierung von Garnelen (Penaeus monodon) gegen Vibrioneninfektionen


Erfahrungen mit Vibrioseimpfstoffen bei Fischen sowie praktische Forschungsergebnisse des IBT zeigen, daß ein wirksamer Impfstoff aus mehreren standorttypischen Erregerspezies oder -stämmen bestehen und hochgereinigt sein muß:

  • Epizootiologische Beobachtungen weisen darauf hin, daß Vibrio spp. relativ standortspezifisch sind: Pathogene Vibrionenstämme kommen regional in unterschiedlichen Spezies und Stämmen vor, die zudem in ihren antigenetischen Eigenschaften variieren. Voraussetzungen für die Entwicklung eines erfolgreichen Vibrioseimpfstoffes sind deshalb die Identifizierung der standorttypischen Erregerspezies und die Isolierung besonders virulenter Stämme als Antigenlieferanten.
  • Da die Vibriose der Garnelen durch eine ganze Reihe Spezies der Gattung Vibrio hervorgerufen wird und es der Literatur zufolge nur eine gering ausgeprägte Kreuzreaktion zwischen den verschiedenen Erregern gibt, kann sich ein monovalenter Vibrioseimpfstoff in der Praxis der Garnelenzucht nicht bewähren. Benötigt wird vielmehr ein polyvalenter Impfstoff.
  • Gereinigte Impfstoffe, die einzig aus der antigenetisch relevanten Fraktion bestehen, versprechen einen sehr viel besseren Vibrioseschutz, da sie das Abwehrsystem der Garnelen nicht mit überflüssigen und eventuell schädlichen Komponenten belasten.

Hauptanliegen dieser Forschungsarbeit war es, einen Vibrioseimpfstoff für die Praxis der Garnelenzucht zu entwickeln, der die genannten Anforderungen erfüllt. Da er im Süden Thailands eingesetzt werden soll, bilden Vibrio spp. der dortigen Region die Grundlage dieses Impfstoffes. Zu diesem Zweck wurden 20 standorttypische Bakterienstämme an das IBT nach Göttingen gebracht und anhand ihrer morphologischen Eigenschaften, biochemischen Leistungen und ihres Wachstumverhaltens bis auf Speziesniveau identifiziert. Als Maß für die Virulenz der Stämme wurden qualitative und quantitative Hämolysetests mit Humanerythrozyten durchgeführt. Humanerythrozyten wurden deshalb verwendet, weil der Mensch ebenfalls an der Vibriose erkranken kann; die Erythrozyten des Menschen sind daher gegenüber den Hämolysinen pathogener Vibrio spp. empfindlich. Von den 20 untersuchten Feldstämmen wurden schließlich drei in Südthailand stark verbreitete und besonders virulente Vibrioseerreger als Antigenlieferanten für die Herstellung des Impfstoffes ausgewählt. Sie konnten mit ausreichender Sicherheit als V. alginolyticus, V. parahaemolyticus und V. vulnificus identifiziert werden.

Die Impfstoffproduktion erfolgte auf der Basis des vom IBT entwickelten kontinuierlichen Fermenterverfahrens: Die drei Vibrio spp. wurden zunächst im Göttinger Bioreaktor vermehrt und mit Formalin inaktiviert. Anschließend wurden der sterilen Kulturbrühe über eine zweistufige Kaskadenultrafiltration Wasser und überschüssiges Formalin entzogen sowie Rückstände des Anzuchtmediums und unerwünschte Stoffwechselprodukte der Bakterien vollständig entfernt. Auf diese Weise entstanden, zum Teil in Rückkopplung mit Versuchen, die parallel in Thailand abliefen, drei hochgereinigte und konzentrierte, trivalente Impfstoffchargen, die nur noch aus den antigenetisch relevanten Bakterienzell- und Toxoidfraktionen bestanden und sich in Zusammensetzung, Formalingehalt und Ultraschallbehandlung voneinander unterschieden:

  • Die erste Impfstoffcharge bestand aus drei Einzelkomponenten: einer ultraschallbehandelten Bakterienzell-, einer Toxoid- und einer Formalinkomponente. Der Formalingehalt der Bakterienzell- und Toxoidkomponente betrug jeweils 0,2 %.
  • Die zweite Impfstoffcharge (Penvax I) stellte ein ultraschallbehandeltes Bacterin aus den beiden Fraktionen inaktivierte Bakterien und Toxoide dar. Der Formalingehalt war auf 0,02 % eingestellt worden.
  • Die dritte Impfstoffcharge (Penvax II) unterschied sich von Penvax I durch die fehlende Ultraschallbehandlung. Ein Versuch von Itami, Yan und Takahashi (1992b) zur Immunisierung von Garnelen gegen die Vibriose hatte ergeben, daß die Verabreichung ultraschallbehandelter, formalininaktivierter Vibrio-Zellen im Vergleich zur Applikation einfacher, formalininaktivierter Erregerzellen, zu einer geringfügig höheren Überlebensrate bei den Versuchstieren führt. Dieses Phänomen wird damit erklärt, daß durch eine Ultraschallbehandlung die Bakterienzellwände zerstört und dadurch zusätzliche, antigenetisch wirksame Plasmabestandteile freigesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit konnte jedoch selbst bei der Anwendung hoher Schallfrequenzen eine Zerstörung der Zellen mikroskopisch nicht nachgewiesen werden. Daher wurde die Ultraschallbehandlung für die Herstellung von Penvax II nicht mehr genutzt. Im übrigen wird in der Literatur in Bezug auf den Vibrioseschutz bei Fischen gesagt, daß die stark antigenetisch wirkenden LPS allein einen ausreichenden Impfschutz bewirken.

 

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Stand der letzten Aktualisierung: 21. November 2005
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