Analysis of the porcine cellular immune response against porcine circovirus type 2 and swine Influenza A virus.

Das porzine Circovirus Typ 2 (PCV2) und Schweineinfluenzavirus Typ A (FLUAVsw) gehören zu den wichtigsten viralen Infektionserregern des Schweins. Erkrankungen infolge von Infektionen mit PCV2 und FLUAVsw führen zu hohen wirtschaftlichen Verlusten in der Schweineproduktion. Das Schwein stellt darüber hinaus ein „mixing vessel“ für Influenzaviren porzinen, aviären und humanen Ursprungs dar. Durch Rekombinationen dieser Viren besteht die Gefahr der Bildung von Zoonoseerregern mit pandemischem Potential. Das zelluläre Immunsystem spielt eine wichtige Rolle in der Bekämpfung dieser viralen Infektionserreger. Ziel dieses PhD Projekts war eine detaillierte Untersuchung der zellulären Immunantwort des Schweins gegen PCV2 und FLUAVsw. Zu diesem Zweck wurden zwei kontrollierte Infektionsversuche durchgeführt. Im PCV2 Vakzinations- Infektionsversuch wurden drei Wochen alte Ferkel wurden mit einer PCV2-subunit Vakzine geimpft (n=6) oder mit einem PCV2a Isolat infiziert (n=6). Sechs Tiere wurden geimpft und danach experimentell infiziert, sechs weitere Tiere dienten als nicht geimpfte und nicht infizierte Kontrolltiere. Im zweiten Infektionsversuch wurden sechs FLUAVsw sero-negative Tiere zweimal mit einem H1N2 Isolat infiziert. Drei Tiere stellten die nicht infizierte Kontrollgruppe dar. Zur Bestimmung der humoralen Immunantwort wurden Serumproben in regelmäßigen Abständen auf PCV2-spezifische Antikörper beziehungsweise FLUAVsw neutralisierende Antikörper untersucht. Die zelluläre Immunantwort wurde anhand von Virusspezifischen CD4+ und CD8β + T-Zellen mithilfe der Mehrfarben-Durchflusszytometrie analysiert. Antikörper gegen PCV2 waren nicht in allen vakzinierten Tieren nachweisbar. Erst durch die experimentelle Infektion konnten in allen Tieren PCV2-spezifische Antikörper induziert werden. IFN-γ/ TNF-α doppelt Zytokin-produzierende CD4+ T-Zellen, die den Phänotyp von Zentralen- sowie von Effektor-T-Gedächtniszellen hatten, wurden hingegen sowohl in vakzinierten als auch in infizierten Tieren nachgewiesen. In infizierten Tieren ging das Erscheinen dieser IFNγ + TNFα +CD4+ T-Zellen mit einem Klassenwechsel von IgM zu IgG Antikörpern einher. Daher ist es denkbar, dass bi-funktionale T-Zellen, die zugleich IFN-γ und TNF-α produzieren, eine zentrale Rolle beim Schutz nach PCV2 Vakzination spielen. Neutralisierende Antikörper gegen FLUAVsw konnten in allen infizierten Tieren bereits eine Woche nach experimenteller Infektion gefunden werden. Höchstwahrscheinlich war das Verhindern einer erneuten Erkrankung nach homologer sekundärer Infektion diesen neutralisierenden Antikörpern zuzuschreiben. Multi-funktionale CD4+ T-Zellen, die zugleich IL-2, IFN-γ und TNF-α sezernierten, wurden durch die H1N2 Infektion induziert. Wiederum waren Zentrale- sowie Effektor-T-Gedächtniszellen vorhanden. Multi-funktionale CD4+ T- Zellen bildeten größere Mengen an Zytokinen pro Zelle, als einfach Zytokin-produzierende Zellen. Auch CD8β + T-Zellen konnten mehrere Effektorfunktionen gleichzeitig ausüben. Der Großteil FLUAVsw-spezifischer CD8β + T-Zellen war in der Lage zwei bis vier der analysierten Funktionen Proliferation, Produktion proinflammatorischer Zytokine und Expression des Degranulationsmarkers CD107a auszuüben. Ähnlich wie bei PCV2- spezifischen IFNγ + TNFα +CD4+ T-Zellen gehen wir davon aus, dass multi-funktionale CD4+ und CD8β + T-Zellen zum Schutz gegen FLUAVsw beitragen. Möglicherweise vermitteln sie Schutz bei Infektionen mit heterologen FLUAVsw Stämmen, da T-Zellen auch relativ konservierte Epitope von viralen Nicht-Strukturproteinen erkennen. Um diese Hypothese zu prüfen, bedarf es jedoch weiterer Untersuchungen. Die Daten dieses PhD Projekts liefern neue Erkenntnisse über die zelluläre Immunantwort des Schweins. Da kommerzielle PCV2 Impfstoffe häufig keine stabilen Antikörpertiter induzieren und Antikörper nur einen begrenzten Schutz bei heterologen FLUAVsw Infektionen vermitteln, sollten neue Impfstoffe auch die Induktion einer zellulären Immunantwort auslösen. Die hier gewonnenen Informationen können bei der Herstellung solcher Impfstoffe von großem Wert sein. Dadurch wird ein wertvoller Beitrag im Kampf gegen sich ständig verändernde Viren geleistet.