D_Q-FieberDiagnostik_2013 by cvuas

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									15.10.2013




Q-Fieberdiagnostik – Weiterentwicklungen im
Fokus

Ein Bericht aus unserem Laboralltag


Für     die    Q-Fieberdiagnostik     stehen     empfindliche
Labormethoden zur Verfügung, deren Weiterentwicklung
zusätzliche wichtige Informationen liefern. So ermöglicht die
Etablierung der quantitativen Real-Time PCR und der Phasen-
differenzierten Serologie auch in Routineuntersuchungen
durch deren gegenseitige Ergänzung eine noch umfassendere
und genauere Q-Fieberdiagnostik.


Das Q-Fieber

Was ist Q-Fieber?
Das Q-Fieber wird durch Infektionen mit dem Bakterium Coxiella (C.)
burnetii verursacht. Fast alle Länder weltweit sind von Q-Fieberinfektionen
betroffen. Q-Fieber kommt bei unseren Haustieren vor allem in Schaf- und
Ziegenherden vor. Bei akuten Infektionen kommt es zu vermehrt
auftretenden          Aborten          und       damit    verbunden             zu      einer       massiven
Erregerausscheidung über Nachgeburten, Geburtsflüssigkeit und Milch.
Rinder sind            überwiegend             von   chronischen, seltener                     von akuten
Infektionen betroffen. Im Zusammenhang mit Q-Fieberinfektionen bei
Tieren         kommt            es        immer          wieder         aufgrund             massenhafter
Erregerausscheidungen auch zu Infektionen bei Menschen (Zoonose), die
sich zu Epidemien mit mehreren hundert bis sogar über tausend Personen
ausweiten können.
Schutzmaßnahmen gegen das Q-Fieber richten sich vor allem gegen eine
Weiterverbreitung des Erregers, die nach Eintrocknen erregerhaltigen
Materials (Nachgeburt, Geburtsflüssigkeit, Mist) über kilometerweite
Strecken erfolgen kann.
Einen        nachhaltigen             Schutz         gegen         Q-Fieberinfektionen                       bieten
Schutzimpfungen mit C. burnetii der Phase 1.




 ADRESSE Schaflandstraße 3/2 70736 Fellbach                E-MAIL Poststelle@cvuas.bwl.de
 TELEFON +49 711 3426 - 1234                               INTERNET www.cvua-stuttgart.de
 +49 711 3426 - 1727 (Diagnostik)                          ÖFFENTL. VERKEHRSMITTEL S-Bahn S2 und S3
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            Infokasten
            Das Bakterium Coxiella burnetii
            Der Erreger des Q-Fiebers ist Coxiella (C.) burnetii. Es handelt sich um ein
            Bakterium, das sich ausschließlich in Zellen vermehrt. Vor allem bei
            Erstinfektionen kommt es gegen Ende der Trächtigkeit aufgrund einer
            massenhaften Vermehrung des Erregers in Zellen der Plazenta (Trophoblasen




  I
            der Kotyledonen) zu Aborten und Geburten lebensschwacher Lämmer und
            Kälber. Nach Auflösung der Wirtszelle wird C. burnetii als Sporen-ähnliche, in
            der Umwelt sehr stabile, infektiöse Partikel freigesetzt. Im Verlauf einer
            Infektion, die überwiegend über die Atemwege stattfindet, kommen die
            Coxiellen    aufgrund unterschiedlicher     Oberflächenantigene     in   zwei
            verschiedenen Varianten, der Phase 2 und der Phase 1 vor. Im frühen, akuten
            Infektionsstadium liegt C. burnetii überwiegend in der Phase 2, im späten,
            chronischen Infektionsstadium in der Phase 1 vor. Beide Phasen unterscheiden
            sich derart in ihren Oberflächeneigenschaften (Antigenen), dass im Rahmen
            der Erregerabwehr des Körpers zeitlich versetzt Antikörper zunächst gegen die
            Phase 2 und später gegen Phase 1 gebildet werden.




Nachgeburt eines Abortes (Schaf), der durch eine Coxiella burnetii-Infektion verursacht
wurde. Die gelblich veränderten Kotyledonen (eingekreist) sind aufgrund der massiven
Coxiellen-Infektion nekrotisch (Bildquelle: Pathologie, CVUA Stuttgart).
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Coxiella burnetii (Stamp-Färbung) in einer Nachgeburt eines Schafes.
Zelle mit starker Anhäufung von Coxiellen (Pfeil) (Bildquelle: Bakteriologie, CVUA
Stuttgart).




Coxielle burnetii unterm Transmissionselektronenmikroskop bei 25.000-facher
Vergrößerung. Die Partikel sind ca. 0,5-1 m groß (Bildquelle: Virologie, CVUA Stuttgart).
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Diagnostik des Q-Fiebers
Die Q-Fieberdiagnostik basiert auf dem Nachweis des Erregers (direkter
Erregernachweis) und dem Nachweis von Antikörpern, die im Verlauf
einer     Infektion       gegen     C.     burnetii   gebildet     werden    (indirekter
Erregernachweis mittels serologischer Methoden).
Der direkte Erregernachweis erfolgt heute mit Hilfe der sog. Polymerase-
Kettenreaktion (PCR). Die Verwendung von Standards mit definierten
Erregermengen ermöglicht mit Hilfe der sog. quantitativen Real-Time PCR
(qPCR) nicht nur allgemein den Nachweis des Erregers, sondern auch
dessen Quantifizierung. Kenntnisse über die Mengen an Erregern, die
entweder von einem Tier ausgeschieden werden oder in der Umwelt
(Staub, Stall) vorhanden sind, stellen wichtige Informationen zum
Auffinden von Infektionsquellen und Abschätzungen zu Infektionsrisiken
dar.
Der indirekte, serologische Nachweis von C. burnetii-Infektionen wird
heute überwiegend mit Hilfe der ELISA-Technik, vielfach auch noch
mittels Komplementbindungsreaktion (KBR) durchgeführt. Bei Anwendung
von C. burnetii unterschiedlicher Phasen ist eine Unterscheidung in ein
frühes      und     ein    spätes        Infektionsstadium       möglich.   Im    frühen
Infektionsstadium sind überwiegend Antikörper gegen C. burnetii der
Phase 2, im späten Infektionsstadium Antikörper gegen C. burnetii der
Phase 1 nachweisbar. Der differenzierte Nachweis von Antikörper gegen
diese      beiden     Phasen      kann       sowohl    mittels      ELISA   als    auch
Komplementbindungsreaktion (KBR) für die Diagnostik genutzt werden
(phasendifferenzierte Serologie).




Nachweis von Coxiell burnetii mittels Real-Time PCR. Die sigmoide Kurven zeigen positive
Reaktion an (Bildquelle: Bakteriologie, CVUA Stuttgart).
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Nachweis von Antikörpern gegen Coxiella burnetii mittels Komplementbindungsreaktion
(KBR) (oben) und ELISA (unten) (Bildquelle: Serologie, CVUA Stuttgart).




Ein Projekt zum Einsatz differenzierter Methoden in der Q-
Fieberdiagnostik
Im Rahmen eines Projektes bestand die Möglichkeit, nach einem Q-
Fieberausbruch in einer Ziegenherde sowohl Untersuchungen zur Kinetik
der Erregerausscheidung als auch der Antikörperbildung (serologische
Untersuchungen) durchzuführen. Ziel war es, die Menge ausgeschiedener
Erreger zu messen sowie mit Hilfe serologischer Untersuchungen
Infektionsstadien unterscheiden zu können und mit der Menge
ausgeschiedener Erreger in Verbindung zu bringen.
Die Untersuchungen zeigen, dass die Erregerausscheidung infizierter
Tiere nach dem Q-Fieberausbruch von anfänglich zehntausend bis zu 100
Millionen Coxiellen pro Genitaltupfer und tausend bis zu einer Million
Coxiellen pro Milliliter Milch auf deutlich weniger als zehntausend bzw.
hundert Erreger innerhalb von zwei Monaten abnahm.
In Phasen-differenzierten serologischen Untersuchungen wurde das
Verhältnis der Stärke der Antikörperreaktionen im Phase 2- und Phase 1-
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ELISA errechnet. Bei Überschreiten eines 50%-Verhältnisses einer der
Phasen wurde diese als dominant bezeichnet. Die serologischen
Untersuchungen ergaben, dass im frühen Infektionsstadium, die mit der
Ausscheidung hoher Erregermengen über das Genitale und die Milch
einhergingen, vor allen Antikörper nachgewiesen werden konnten, die
gegen C. burnetii der Phase 2 gerichtet waren. Später dominieren, parallel
mit der Abnahme der Erregerausscheidungen, Antikörper gegen C.
burnetii der Phase 1. So dominierten ein Monat nach dem ersten Abort in
der Ziegenherde bei ca. 80% der Tiere Antikörper gegen die Phase 2 und
drei Monate später am Ende der Studie bei bis zu 80% der Ziegen
Antikörper gegen die Phase 1. Deutlich sichtbar war dies mit Hilfe
klassischer, auf Indexwert basierter ELISA-Auswertungen und noch
deutlicher bei Berechnungen sog. MONA- (multiple of normal activity)
Werte (quantitativer ELISA) (Felgner, 1978).
Überraschend war der klare serologische Befund bei trächtigen Tieren vor
dem Geburtsgeschehen. Alle diese Tiere, die im Geburtsgeschehen und
danach große Erregermengen ausschieden, zeigten eine deutliche
Dominanz von Phase 2-Antikörpern.


Was für einen Nutzen haben diese Ergebnisse für die Q-Fieberdiagnostik?
   Für die Bestimmung der Menge ausgeschiedener Erreger ist die
   Anwendung der sog. quantitativen Real-Time PCR (qPCR) die
   Methode der Wahl. Hierbei können chronisch mit C. burnetii infizierte
   und stark erregerausscheidende Tiere als Infektionsquelle erkannt und
   aus dem Bestand genommen werden.
   Die PCR ist für die Einzeltierdiagnostik geeignet.
   Bestände mit trächtigen Tieren, bei denen der Verdacht einer Q-
   Fieberinfektion besteht, sollten mittels Phasen-differenzierenden Tests
   serologisch untersucht werden. Eine Dominanz von Antikörpern gegen
   die Phase 2 deuten auf eine frische Infektion hin und sind bereits vor
   der Geburt ein Hinweis auf eine starke Ausscheidung von C. burnetii
   während und nach einem bevorstehenden Geburtsgeschehen.
   Serologische Untersuchungen sind für die Herdendiagnostik geeignet.
   Serologische Untersuchungen mittels Phasen-spezifischen ELISAs
   geben Hinweis auf das Infektionsstadium (frühe oder länger zurück
   liegende Infektion) einer Herde.
   In Herden, die mit C. burnetii der Phase 1 geimpft worden sind, sind
   serologische Untersuchungen mit Phase 2-Tests im Gegensatz zu
   Phase 1-Tests sinnvoll und aussagefähig (Tiere, die mit C. burnetii der
   Phase 1 geimpft worden sind reagieren unabhängig von einer Infektion
   zu einem sehr hohen Anteil im Phase 1-Test positiv).
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Derzeit stehen leider noch keine kommerziellen Testsysteme zur
Verfügung, die eine sensitive Phasen-differenzierte Serologie mittels
ELISA ermöglichen. Dieser Beitrag soll deshalb auch als Anreiz für
Hersteller dienen entsprechende Testkits zu entwickeln und für die
Routinediagnostik zu Verfügung zu stellen.


Das Projekt wurde freundlicherweise durch Mittel der Grimminger-
Stiftung für Zoonosenforschung unterstützt.


Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit folgend Institutionen
durchgeführt:
    Institut für Umwelt- und Tierhygiene der Universität Hohenheim, Stuttgart
    Klinik für kleine Klauentiere der Tierärztlichen Hochschule, Hannover
    Niedersächsisches         Landesamt    für    Verbraucherschutz         und
    Lebensmittelsicherheit,       Lebensmittel-     und       Veterinärinstitut
    Braunschweig/Hannover, Hannover


Die Ergebnisse des Projektes sind in der folgenden Fachpublikation
dargestellt:
Sting1, R., K. Molz1, W. Philipp2, F. Bothe3, M. Runge4, M. Ganter3:
Quantitative real-time PCR and phase specific serology are mutually
supportive in Q fever diagnostics in goats. Veterinary Microbiology. doi:
10.1016/j.vetmic.2013.09.015.
1
    Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt Stuttgart
2
    Institut für Umwelt- und Tierhygiene, Universität Hohenheim, Stuttgart
3
    Klinik für kleine Klauentiere, Tierärztliche Hochschule, Hannover
4
    Niedersächsisches         Landesamt    für    Verbraucherschutz         und
    Lebensmittelsicherheit,       Lebensmittel-     und       Veterinärinstitut
    Braunschweig/Hannover, Hannover



Weitere Literatur
Felgner, P., 1978. Stepless antibody determination with the stick-ELISA
technique. Results expressed as multiple of normal activity (MONA).
Zentralblatt für Bakteriologie, Parasitenkunde, Infektionskrankheiten und
Hygiene, I. Abtl. Org. A 242, 100–105.


Sting, R., K. Molz, C. Benesch: Q fever outbreak in a goat herd
Diagnostic investigations and measures for control. Berliner und
Münchener Tierärztliche Wochenschrift 126, 394-400.
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Sting, R., C. Benesch, D. Bürstel (2009): Q-Fieber. Amtstierärztlicher
Dienst und Lebensmittelkontrolle. 16. Jahrgang – 4 / 2009


Informationen zum Q-Fieber finden Sie unter:
Veterinärmedizin
   Friedrich-Loeffler Institut (FLI), Nationales Referenzlabor für Q-Fieber:
   http://www.fli.bund.de/de/startseite/institute/institut-fuer-epidemiologie/r
   eferenzlabore/nrl-fuer-q-fieber.html
   Chemisches und Veterinäruntersuchungsamt Stuttgart:
   www.cvuas.de, Suchbegriff „Q-Fieber“


Humanmedizin
   Landesgesundheitsamt (LGA) Baden-Württemberg (Konsiliarlabor für
   Q-Fieber):
   http://www.gesundheitsamt-bw.de/oegd/Kompetenzzentren/Konsiliarlab
   or/Seiten/default.aspx
   Robert-Koch-Institut:
   http://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/Q/QFieber/Q-Fieber.html


Europäischen Union (ECDC, EFSA)
   European Center for Disease Prevention and Control (ECDC).
   www.ecdc.europa.eu, Suchbegriff “Q-Fever”
   Sidi-Boumedine, K., E. Rousset, K. Henning, M. Ziller, K. Niemczuck,
   H.I.J. Roest, R. Thiéry (2010): Development of harmonised schemes
   for the monitoring and reporting of Q-fever in animals in the European
   Union. European Food Safety Authority (EFSA), EFSA-Q-2009-00511.
   www.efsa.europa.eu
   European Food Safety Authority (EFSA) Panel on Animal Health and
   Welfare (AHAW); Scientific Opinion on Q Fever. EFSA Journal 2010;
   8(5):1595.         [114         pp.].       doi:10.2903/j.efsa.2010.1595.
   www.efsa.europa.eu
   European Center for Disease Prevention and Control (ECDC) (2010).
   Risk assessment on Q fever. ECDC Technical Report. ISBN 978-92-
   9193-210-8, doi:10.2900/28860. www.ecdc.europa.eu


Bildernachweis
Pathologie, CVUA Stuttgart.
Bakteriologie, CVUA Stuttgart.
Virologie, CVUA Stuttgart.
Serologie, CVUA Stuttgart.


Autor: Dr. Reinhard Sting

								
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