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APP: Verheerende Schäden durch Endo – und Exotoxine

(aho) – Der Erreger Actinobacillus pleuropneumoniae ist ein gramnegatives Stäbchenbakterium, welches spezielle zellschädigende Substanzen (Zytotoxine) produziert und ausscheidet. Sie werden deshalb als Apx-Exotoxine (10, 11) bezeichnet, die zur Zerstörung von Lungenmakrophagen (Abwehrzellen der Lunge) und roten Blutkörperchen führen können. Ein Erreger kann verschiedene Exotoxine gleichzeitig ausscheiden (7, 12).

Man unterscheidet bei Actinobacillus pleuropneumoniae aufgrund der Kapsel- und LPS-Antigene 15 Serotypen, die auch ein charakteristisches Apx-Toxinmuster aufweisen. Alle Serotypen produzieren das Apx-Toxin IV. Dieses wird nur in vivo induziert. Das apx IV-Gen ist bei allen und gleichzeitig ausschließlich bei Actinobacillus pleuropneumoniae-Stämmen vorhanden und kann somit als Artbestimmung dienen. Die Serotypen 1, 5, 9 und 11 produzieren die Toxine Apx I und II, die Serotypen 2, 4, 6, 8 und 15 die Toxine Apx II und III, der Serotyp 3 nur das Toxin III, der Serotyp 10 das Toxin Apx I und die Serotypen 7 und 12 das Toxin Apx II. Stämme des Biovars II bilden kein Apx III. Stämme mit Apx I und II gelten als besonders virulent. Stämme mit Apx II und III scheinen etwas weniger virulent zu sein, und Stämme mit einem einzigen Apx-Toxin gelten als kaum virulent. Die Gesamtvirulenz des speziellen Erregers hängt weniger von der biologischen Aktivität der einzelnen Toxine ab, sondern viel mehr von ihrer Kombination (2 – 9). In einem Bestand können gleichzeitig Erreger mit verschiedenen Apx – Toxinmustern vorkommen.

Auch Endotoxine

Struktur von Endotoxinen

Daneben enthält der Erreger Actinobacillus pleuropneumoniae wie andere gramnegative Erreger (Coli-Bakterien, Pasteurellen, Haemophilus) sogenannte Endotoxine in seiner äußeren Membran (Hülle). Endotoxine werden freigesetzt, wenn durch eine antibiotische Behandlung gram-negative Bakterien zerstört und die endotoxin-haltigen Bakterienmembranen zerfallen (1).

Was ist aus der Humanmedizin bekannt?

Während man in der Humanmedizin diesen „natürlichen Schadstoffen“ schon seit Jahren höchste Aufmerksamkeit schenkt, wird die ganze Tragweite der Bedeutung von Endotoxinen bei Tieren erst in neuerer Zeit durch eine Vielzahl von Untersuchungen deutlich. Dabei sind die Erkenntnisse aus der Humanmedizin höchst beunruhigend. Schon 1 mg Endotoxin aus Salmonellen (Salmonella minnesota) führt beim Menschen ohne medizinischer Behandlung zum septischen Schock mit Todesfolge.

Anhaltspunkte für einen Zusammenhang zwischen Herzinsuffizienz (Herzschwäche) und Endotoxine liefern Forschungsergebnisse von der Franz-Volhard-Klinik der Charité in Berlin. Sie fanden erhöhte Menge von Endotoxin im Blut von Herzerkrankten. War es bei den Patienten durch die Pumpschwäche des Herzens zu Ödemen (Wasseransammlungen im Gewebe) gekommen, so war die Endotoxinkonzentration auf das doppelte erhöht.
Selbst für eine vorzeitiger Wehentätigkeit und Frühgeburten werden Endotoxine bei Frauen verantwortlich gemacht. Im Tierexperiment konnte gezeigt werden, dass eine Endotoxinbelastung beim Muttertier das Gewicht der Föten um bis zu 25 Prozent reduziert.

Die Wirkung auf das Schwein hängt von der Menge des anflutenden Endotoxins ab. Im Blut sind Endotoxine an Bluteiweiß gebunden und sind so zunächst neutralisiert. Erst wenn diese Neutralisierungskapazität erschöpft ist, wirkt freies Endotoxin auf die Zellen des Immunsystems und es entfaltet ihre schädigende Wirkung in vielen Teilen des Organismus. Es wird die sogenannte Arachidonsäure-Entzündungskaskade ausgelöst. An deren Ende werden durch Entzündungsmediatoren (Botenstoffe) die typischen Entzündungserscheinungen im gesamten Körper bzw. in einzelnen Organen hervorgerufen. Dies sind:

  • Gefäßerweiterung (Vasodilatation) und Rötung
  • Schmerz
  • Erhöhte Herzfrequenz
  • Fieber
  • Blutdruckabfall durch Gefäßerweiterung (Vasodilatation)
  • Verschärfte Atmung
  • Schock
  • Blutgerinnsel in den Kapillaren (feine Blutgefäße)
  • Schwächung des Immunsystems (Immunparalyse)

Bei der Immunparalyse durch Endotoxine ist über Stunden und Tage das Immunsystem so geschwächt, dass jetzt der Organismus auch für Erreger mit geringer Aggressivität (Pathogenität) angreifbar ist. Manche Endotoxine sind sogar in der Lage, die Durchlässigkeit der Darmschranke zu erhöhen, so dass weitere Endotoxine aus dem Darm ins Blut übertreten können.

Ausscheidung

Die Ausscheidung bzw. der Abbau von Endotoxinen erfolgt über die Lunge, Nieren, die Leber und die Galle. Dieser Vorgang dauert mehrere Wochen und ist für ein Tier ein extrem belastender Vorgang, so dass die Leistungsfähigkeit nicht optimal sein kann. Einige Wochen nachdem der Organismus mit Endotoxinen konfrontiert wurde, lassen sich auch Antikörper gegen diese Endotoxine nachweisen.

Flunixin

Seit Juni 2005 steht mit Finadyne® RPS ein neues Präparat zur unterstützenden fiebersenkenden (antipyretischen) und antiphlogistischen Therapie der akuten APP zur Verfügung. Der enthaltene Wirkstoff Flunixin blockiert Entzündungsvorgänge (13 – 19). Wird Finadyne® RPS begleitend zur antibiotischen Therapie injiziert, so erholen sich die Tiere deutlich schneller. Ebenso sinkt das hohe Fieber deutlich schneller als bei einer alleinigen Antibiotikatherapie. Der Wirkungseintritt bei Finadyne® RPS erfolgt bereits nach 25 Minuten nach intramuskulärer Injektion. Aufgrund der Anreicherung über 24 h im entzündeten Gewebe ist eine einmalige Injektion in der Regel ausreichend. Verschiedene Autoren berichten von einer raschen Anreicherung von Flunixin im Entzündungsexsudat. So soll es dort zu einer Anreicherung des Wirkstoffes bis zum Vierfachen der erreichten Plasmakonzentration kommen (18, 19, 24, 25). Von Vorteil ist zudem das mit 2,2 ml/ 50 kg KGW günstige Dosiervolumen.

Gegen Endotoxinwirkung

Mit Erfolg wird Flunixin auch bei endotoxämischen Geschehen eingesetzt, wo es zu einer Verbesserung der vitalen Funktionen führt. Hierbei wird von der Freisetzung herzstimulierender Faktoren berichtet, so dass die Auswurfleistung des Herzens erhöht wird. Zudem kommt es zu einem Anstieg des systemischen, arteriellen Blutdruckes, was vermutlich auf die Hemmung vorwiegend vasodilatatorisch wirkender Prostaglandine zurückzuführen ist. Zusätzlich wird der Gefäßwiderstand erhöht, sowie hämatologische Parameter und biochemische Blutwerte stabilisiert (20, 21, 22, 23).
Der Wirkungsmechanismus von Flunixin besteht im wesentlichen in einer Hemmung des Enzymes
Cyclooxygenase und der daraus folgenden Reduktion der Prostaglandin- und Thromboxansynthese (13 – 19). Zudem wird eine Hemmung der Freisetzung von „Substanz P“ beschrieben. Sowohl Prostaglandine als auch Substanz P spielen eine Rolle beim Schmerzempfinden der Tiere. Werden die vorgenannten Botenstoffe blockiert, wird das Schmerzempfinden der Tiere reduziert (15).

Literatur:

(1) Heinemann M. und M. Trautmann:
Sepsis und Antibiotika-induzierte Freisetzung von Endotoxinen – Konsequenzen für die Therapie?
Chemotherapie Journal, 8. Jahrgang Heft 5: 176 – 182, 1999

(2) Nicolet J.
Actinobacillus pleuropneumoniae.
Disease of Swine; 7th Ed.; p. 401-408, 1992

(3) Dreyfus, Anou (2003):
Use of recombinant ApxIV in serodiagnosis of Actinobacillus pleuropneumoniae infections; development and prevalidation of the ApxIV ELISA.
Inaugural-Dissertation der Veterinär-Medizinischen Fakultät der Universität Bern.

(4) Dreyfus, A.; Schaller, A.; Nivollet, S.; Segers, R.P.A.M.; Kobisch, M.; Mieli, L.;
Soerensen, V.; Hüssy, D.; Miserez, R.; Zimmermann, W.; Inderbitzin, F.; and Frey, J., (2004):
Use of recombinant ApxIV in serodiagnosis of Actinobacillus pleuropneumoniae infections, development and prevalidation of the ApxIV ELISA.
Vet. Microbiol. 99, 227-238.

(5) Dreyfus, A., Miserez, R., Hüssy, D., Schlatter, Y., and Frey, J. (2003):
Use of recombinant N‘-terminal ApxIV in serodiagnosis of Actinobacillus pleuropneumoniae infections.
Swiss Medical Weekly 133, Suppl. 134: 25.

(6) Dreyfus, A., Kuhnert, P., and Frey, J. (2003):
Use of recombinant ApxIV in serodiagnosis of Actinobacillus pleuropneumoniae infections and development of an ApxIV ELISA.
5th International Symposium on the Epidemiology and Control of Foodborne Pathogens in Pork
(SAFEPORK), Crete, Greece, October 1-4, 2003

(7) Schaller, A., Nivollet, S., Dreyfus, A., Frey, J., Schalch, L. (2003):
Seradiagnosis of Swine Pleuropneumonia with an Indirect ELISA Based on the Specific RTX Toxin ApxIV of Actinobacillus pleuropneumoniae.
The 11th International Symposium of the World Association of Veterinary Laboratory Diagnosticians and OIE Seminar on Biotechnology. Bankok, Thailand, November 9-13, 2003.

(8) Dreyfus, A., Kuhnert, P., Frey, J. (2003):
Use of recombinant ApxIV in seradiagnosis of Actinobacillus pleuropneumoniae infections and development of an ApxIV ELISA.
5th International Symposium on the Epidemiology and Control of Foodboorne Pathogens in Pork (SAFEPORK), Crete, Greece, October 1-4, 2003.

(9) Kuhnert, P., Frey, J. (2003):
Host cell specific activity and host speccific association of RTX toxins from Actinobacillus species.
11th European Workshop on Bacterial Protein Toxins, Prague, June 29-July 3, 2003.

(10) E. M. Kamp, T. M. Vermeulen, M. A. Smits, and J. Haagsma
Production of Apx toxins by field strains of Actinobacillus pleuropneumoniae and Actinobacillus suis.
Infect Immun. 1994 September; 62(9): 4063-4065.

(11) C. Choi, D. Kwon, K. Min, and C. Chae
Detection and Localization of ApxI, -II, and -III Genes of Actinobacillus pleuropneumoniae in Natural Porcine Pleuropneumonia by In Situ Hybridization
Vet. Pathol., July 1, 2001; 38(4): 390 – 395.

(12) K. Min and C. Chae
Serotype and apx genotype profiles of Actinobacillus pleuropneumoniae field isolates in Korea
The Veterinary Record, 1999, Vol 145, Issue 9, 251-254

(13) Hellebrekers, LJ:
Treatment of perioperative pain in dogs, cats and rabbits.
Tijdschr Diergeneeskd 118(Suppl 1): 8-10, 1993

(14) Nap, RC:
Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) in companion animal medicine.
Tijdschr Diergeneeskd 118(Suppl 1): 6-8, 1993

(15) Raffe, MR:
Management of pain in the traumatized animal.
Semin Vet Med Surg (Small Anim) 3: 210-215, 1988

(16) Jaussaud, P:
Flunixin and its use in the horse.
Ann Rech Vet 17: 353-362, 1986

(17) Plumb, DC:
Veterinary Drug Handbook.
PharmaVet Publishing, White Bear Lake (USA); 790 pp, 1995

(18) Ungemach, FR:
Pharmakologische Beeinflussung von Entzündungen.
In: Grundlagen der Pharmakotherapie bei Haus- und Nutztieren
(W Löscher, FR Ungemach & R Kroker, eds), Parey, Berlin (D); pp 313-353, 1994

(19) Samaille, JP:
Finadyne (antiinflammatory agent) in the dog.
Action Veterinaire 1176: 15-16, 1991

(20) Bottoms, G, Templeton, C, Fessler, J, Johnson, M, Roesel, O et al:
Thromboxane, prostaglandin I2, and the haemodynamic changes in equine endotoxic shock.

(21) Stick, JA, Arden, WA, Chou, CC, Parks, AH, Wagner, MA et al:
Effects of flunixin meglumine on jejunal blood flow, motility, and oxygen consumption in ponies.
Am J Vet Res 49: 1173-1178, 1988

(22) Olson, NC, Meyer, RE and Anderson, DL:
Effects of flunixin meglumine on cardiopulmonary responses to endotoxin in ponies.
J Appl Physiol (Bethesda) 59: 1464-1471, 1985

(23) Bottoms, G, Fessler, J, Roesel, O, Moore, A and Frauenfelder, H:
Endotoxin-induced hemodynamic changes in ponies : effects of flunixin meglumine.
Am J Vet Res 42: 1514-1518, 1981

(24) Lees P and Higgins AJ:
Flunixin inhibits prostaglandin E2 production in equine inflammation.
Res Vet Sci 37: 347-349, 1984

(25) Higgins AJ, Lees P, Taylor JBO and Ewins CP:
Flunixin meglumine: Quantitative determination in and effects on composition of equine inflammatory exsudate.
Br Vet J 142: 163-169, 1986

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