Quantitative trait loci (QTL) für die Resistenz/Empfindlichkeit gegenüber Actinobacillus pleuropneumoniae beim Schwein

Abstract

Actinobacillus pleuropneumoniae (App) ist der Erreger der porzinen Pleuropneumonie und gehört zu den weltweit bedeutendsten Pathogenen beim Schwein. Die hervorgerufene Erkrankung zeichnet sich durch eine hämorrhagische und nekrotisierende Pneumonie und fibrinöse Pleuritis aus. Ernsthafte wirtschaftliche Schäden werden durch Leistungseinbußen, akute oder chronische Pleuropneumonie und das vermehrte Auftreten von Todesfällen verursacht. Bislang ist keine zufriedenstellende Vakzine zur Eindämmung der Erkrankung verfügbar. Gleichzeitig mahnt das vermehrte Auftreten von Antibiotikaresistenzen zum vorsichtigen therapeutischen Einsatz von Medikamenten. Für die Zukunft müssen neue Strategien zur Beherrschung der porzinen Pleuropneumonie entwickelt werden. Die Erlangung tiefergehender Erkenntnisse zu genetischen Hintergründen einer natürlichen Resistenz wirft gleichzeitig auch neues Licht auf Erreger-Wirts-Interaktionen und zugrunde liegende Krankheitsmechanismen. Diese neu gewonnenen Feststellungen könnten somit nicht nur die Züchtung von resistenteren Tieren unterstützen, sondern auch Inspiration für neue Prophylaxemechanismen sein. Ziel dieser Studie war es, Quantitative Trait Loci (QTL) für die Resistenz/Empfindlichkeit gegenüber App zu kartieren. Unter kontrollierten und standardisierten Bedingungen wurden 170 F2-Tiere einer Hampshire/Landrassen-Familie einem Infektionsversuch mit App Serotyp 7 unterzogen. Die unterschiedliche Empfindlichkeit der Ausgangspopulationen wurde in Vorversuchen erarbeitet. Anschließend an die Infektion mit dem App-Aerosol folgte eine detaillierte klinische, radiologische, ultrasonographische, pathologische und bakteriologische Untersuchung. Alle Phänotypen wurden vom Kooperationspartner AG Waldmann der Stiftung Tierärztliche Hochschule, Hannover, erhoben. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die F2-Tiere anhand von 159 Mikrosatellitenmarkern genotypisiert und die QTL-Analysen durchgeführt. Insgesamt wurden 22 signifikante QTL für die Sus scrofa-Chromosomen (SSC) 2, 6, 12, 13, 16, 17 und 18 kartiert. Diese konnten 6-22 % der phänotypischen Varianz erklären. Ein QTL auf SSC2 erreichte für 5 assoziierte phänotypische Merkmale genomweite Signifikanz. Eine multiple Regressionsanalyse offenbarte einen signifikanten kombinatorischen Effekt der Marker Swr345 (SSC2) und S0143 (SSC12) auf die Merkmale Respiratory Health Score , Klinischer Score und Auftreten von Todesfällen.Diese Studie kartiert die ersten QTL für die akute Phase der App-Infektion. Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse zu genetischen Hintergründen der Resistenz/Empfindlichkeit gegenüber App und sind ein erster Schritt in Richtung der Identifikation von zu Grunde liegenden Resistenzmechanismen und Genvarianten. Actinobacillus pleuropneumoniae (App) is the causative agent of porcine pleuropneumonia. This disease is characterized by a hemorrhagic and necrotizing pneumonia and fibrinous pleuritis. App is among the most important pathogens in pig production worldwide. It causes severe economic losses due to decreased performance, acute or chronic pleuropneumonia and increased death rate. Until now there is no vaccine available that provides sufficient protection against any aspect of the disease. In addition, the emergence of antibiotica resistance asks for a careful use of antibiotics. For future prophylaxis and control of the disease, it is essential to develop antibiotica-independent measures. Obtaining knowledge of the genetic background of natural disease resistance also provides a deeper understanding of host-pathogen interaction and underlying disease mechanisms. These new findings might not only support the selection towards more disease resistant pigs, but might also be inspiring for the development of new prophylactic measures. Aim of this study was to detect quantitative trait loci (QTL) for the resistance/susceptibility to App. Under controlled and standardized conditions 170 F2-animals of a Hampshire/Landrace familiy were infected with an App-serotype 7 aerosol. Different suscepitibilities of the founder populations were investigated and proved in former studies. Infection followed a comprehensive and detailed clinical, radiographic, ultrasonographic, pathological and bacteriological examination. All phenotypes were examined and collected by our co-operation partner in Hannover (K.-H. Waldmann, University of Veterinary Medicine Hannover Foundation, Germany). As part of this work F2-pigs were genotyped with 159 microsatellite markers and QTL-analysis was performed. QTL-analysis revealed 22 significant QTL on SSC 2, 6, 12, 13, 16, 17 and 18. These QTL explained 6-22 % of total phenotypic variance. One QTL on SSC 2 reached genomwide significance for five associated traits. Multiple regression analysis uncovered a significant combinatory effect of the markers Swr345 (SSC 2) und S0143 (SSC 12) on the phenotypic traits Respiratory Health Score , Clinical Score and the occurrence of deaths. This study presents the first QTL for the acute onset of App-infection. Findings of this study shed light on the genetic backgorund of disease resistance/susceptibility regarding porcine pleuropneumonia. Chromosomal regions contributing to disease resistance were discovered and are a first step towards the identification of resistance mechanisms and causal gene variants.