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


Bei den Impfstoffchargen Penvax I und II handelte es sich also um trivalente, formalininaktivierte und gereinigte Bacterine aus homologen, standorttypischen, besonders virulenten Vibrio spp. und ihren Toxinen. Sie entsprachen somit den erfolgreichen, kommerziellen Vibrioseimpfstoffen für Fische.

In Zusammenhang mit der Entwicklung eines verbesserten Vibrioseimpfstoffes für Garnelen standen außerdem praxisbezogene Impfstofftests unter den Einsatzbedingungen Südthailands im Vordergrund dieser Arbeit. Neben Erkenntnissen über das optimale Impfalter, die geeignete Impfstoffzusammensetzung und -applikation sollten die Labor- und der Feldversuch klären, ob der Impfstoff zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Garnelenproduktion beitragen kann. Die Versuche wurden auf einer kommerziellen Garnelenfarm an der Südostküste Thailands durchgeführt. Ergänzende Untersuchungen fanden in einer staatlichen Brüterei und in einem zweiten Praxisbetrieb an der Westküste statt. Es sind die Regionen mit der größten Dichte an Garnelenfarmen.

Die Versuchstiere gehörten zur Spezies P. monodon, der in Thailand und anderen südostasiatischen Staaten wirtschaftlich bedeutendsten Garnelenart. Alle Tiere eines Versuchs stammten von denselben Elterntieren ab. Damit sollten eine Überlagerung der Impfstoffwirkung durch genetisch bedingte Qualitätsunterschiede der Versuchstiere sowie umweltbedingte Einflüsse weitgehend ausgeschlossen werden, da in der modernen Garnelenzucht jede Nachkommenschaft für sich gehalten und aufgezogen wird.

Der Impfstoff wurde den Versuchstieren über das Wasser im Kurzzeitbad appliziert. Diese Methode hat sich für die Massenimpfung von Fischen in der Praxis bereits etabliert, denn obwohl nur wenig über die Mechanismen der Antigenaufnahme bekannt ist, weiß man, daß auf diese Weise verabreichte Vibrioseimpfstoffe vom Organismus der Tiere sehr gut aufgenommen werden. Das wird auch bei den Garnelen unterstellt, zumal bei fast allen Laborversuchen so verfahren wurde und sich ein Impfschutz eingestellt hat.

Da die Mechanismen der Infektionsabwehr von Garnelen noch nicht ausreichend erforscht sind, stehen biochemische Verfahren zum Nachweis eines bestehenden Impfschutzes bislang nicht zur Verfügung. Deshalb wurde, wie aus denselben Gründen auch bei Fischen üblich, die Wirksamkeit des Impfstoffes indirekt über die Gewichtsentwicklung der Versuchstiere und die Überlebensrate zu Versuchsende (sekundäre Überlebensrate) bestimmt. Die primäre Überlebensrate einen Tag nach der Impfung wurde als Maß für die Verträglichkeit des Impfstoffes interpretiert. Die Kontrollgruppe diente dazu, den Einfluß der Impfung (bestehend aus Verträglichkeit und/oder Wirksamkeit) zu isolieren. Sie wurde jeweils dem gleichen Handling unterworfen wie die Impfgruppen.

Die Gesundheit der Versuchstiere wurde regelmäßig nach Yunker (1989) beurteilt. Die Methode arbeitet zwar nicht mit quantitativen Größen, ist aber recht zuverlässig. Insbesondere der erfahrene Praktiker kann sich anhand der untersuchten Merkmale sehr schnell ein Bild vom Gesundheitszustand der Garnelen machen.

Der Einfluß des Impfstoffes auf die Überlebensrate und Gewichtsentwicklung der Versuchstiere wurde mit dem Chi2-Test geprüft. Dieser Test wurde als statistisches Prüfverfahren deshalb gewählt, weil er unter sehr allgemeinen Bedingungen angewendet werden kann. Es müssen weder bestimmte Verteilungstypen bei den Ergebnissen vorliegen noch muß es sich um quantitative (sich kontinuierlich ändernde) Merkmale handeln. Der Nachteil dieses Tests liegt darin, daß er nicht so schnell zu signifikanten Ergebnissen führt. Das heißt, man braucht mehr Beobachtungen bzw. bei gleicher Zahl von Beobachtungen größere Abweichungen, um eine Signifikanz nachweisen zu können, als bei sogenannten exakten Tests, zum Beispiel dem t-Test. Andererseits kann bei signifikanten Ergebnissen davon ausgegangen werden, daß sie auch praxisrelevant sind.

In den Laborversuchen wurde die Verträglichkeit und kurzfristige Wirkung des Impfstoffes getestet. Die drei Impfstoffchargen wurden Garnelen verschiedenen Alters in unterschiedlichen Konzentrationen, Einwirkungszeiten (Zeitdauer, in der die Versuchsgruppen im Antigenbad verblieben) und Impfverfahren appliziert. Aufgabenstellung und wichtigste Ergebnisse der fünf Laborversuche lassen sich wie folgt zusammenfassen und interpretieren:

Um das günstigste Mischungsverhältnis der drei Komponenten inaktivierte Bakterien, Toxoide und Formalin (Impfstoffcharge 1) herauszufinden, wurden zunächst deren Einzelwirkungen auf Garnelen des PL-Stadiums 12 geprüft. Es konnte nachgewiesen werden, daß die formalininaktivierten Bakterien und Toxoide in geringen Konzentrationen gut verträglich sind. Höhere Konzentrationen dagegen ab 0,75 % (inaktivierte Bakterien) bzw. 3,75 % (Toxoide) waren schlechter verträglich. Das wirkte sich in einer auffälligen Streßreaktion während des Kontakts mit den Impfstoffkomponenten im Antigenbad und in einer erhöhten Mortalität der PL im Verlaufe des sechstägigen Versuchs aus. In weit stärkerem Maße traf dies auch auf die Behandlung mit Formalin zu: Eine ausgeprägte Streßreaktion der Garnelen während der viereinhalbstündigen Einwirkungszeit konnte bereits bei einer Formalinkonzentration von 0,03 % beobachtet werden, die Überlebensrate der PL ging ab einer Formalinkonzentration von 0,05 % innerhalb von 15 Minuten auf 0" zurück. Obwohl in den in der Literatur beschriebenen Versuchen zur Immunisierung von Garnelen gegen Vibrioneninfektionen ebenfalls mit formalininaktivierten Impfstoffen garbeitet wurde, finden sich dort keine Hinweise auf die Schädlichkeit von Formalin. An der hohen Überlebensrate der Kontrolltiere konnte festgestellt werden, daß der Streß, dem die Versuchstiere durch Transport, Verpackung und Wasserwechsel und das mit der Impfung verbundene Handling ausgesetzt waren, sowie die spezifischen Haltungs- und Hygienebedingungen kaum Tierverluste verursachten. Die Ergebnisse des ersten Laborversuchs wurden für die Herstellung der Impfstoffe Penvax I und II genutzt. Da sich die Komponenten inaktivierte Bakterien und Toxoide in ihrer Wirkung auf die Überlebensrate der Versuchstiere statistisch nicht unterschieden, wurden sie im Verhältnis 1:1 gemischt und der Formalingehalt auf ein Minimum eingestellt. Auf Formalin konnte jedoch nicht völlig verzichtet werden, da es den Impfstoff steril und die Toxoide in der erforderlichen Salzbindung hält.

 

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Stand der letzten Aktualisierung: 21. November 2005
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