Escherichia coli

resistentie bij het

varken

Ir. Martine Schroyen, KULeuven

3de Vlaamse Fokkerijdag, 26 oktober 2011

1

Escherichia coli (E. coli)

• Behorend tot de belangrijkste bacteriën aanwezig in het darmstelsel van

mens en dier

• Als eerste beschreven door Theodor Escherich in 1885

• < enterobacteriaceae, gram-negatief, facultatief anaeroob

• Drie klassen

– Intestinale E. coli diarree

• Enteropathogene E. coli (EPEC)

• Enterohaemorrhagische E. coli (EHEC)

• Enterotoxigene E. coli (ETEC)

• Enteroaggregatieve E. coli (EAEC)

• Enteroinvasieve E. coli (EIEC)

• Diffuus-adherent E. coli (DAEC)

– Uropathogene E. coli (UPEC) nierinfecties

– Meningitis-geassocieerde E. coli (MNEC) hersenvliesontsteking

2

Intestinale E. coli

• Intestinale E. coli diarree

• Enteropathogene E. coli (EPEC)

• Enterohaemorrhagische E. coli (EHEC)

• Enterotoxigene E. coli (ETEC)

• Enteroaggregatieve E. coli (EAEC)

• Enteroinvasieve E. coli (EIEC)

• Diffuus-adherent E. coli (DAEC)

Allemaal een eigen werkwijze

In deze lezing: bespreking ETEC

Colibacillosis bij biggen en kalveren

3

Enterotoxigene E. coli (ETEC)

4

ETEC hecht zich vast

mbv zijn fimbriae aan

de dunne darm van

de big

ETEC kan daarna

toxines afscheiden

Toxine LT bindt aan

GM1, een

ganglioside aanwezig

op de dunne darm

cascade start en de

big zal diarree

krijgen

Enterotoxigene E. coli (ETEC)

5

Big genetische aanleg op twee niveau’s

• Op niveau van de fimbriae receptor

• Op niveau van de GM1 ganglioside

Gros genetisch onderzoek spits zich toe op niveau van de fimbriae

twee belangrijke fimbriae

• Fimbriae F18 (F18ab en F18ac)

• Fimbriae F4 (F4ab, F4ac en F4ad)

Op niveau van de fimbriae

• Dieren met receptor voor specifieke

fimbriae van E. coli

• Dieren zonder receptor voor specificieke

fimbriae van E. coli

Hoe herken je gevoeligheid?

6

Hoe herken je of de big de fimbrial receptor

heeft?

1. Brush border adhesion assay

in vitro naar dunne darm kijken en zien of er

aanhechting is door E. coli met specifieke

fimbriae

Aanhechting E. coli = gevoelig (FR+) Geen aanhechting E. coli = niet-gevoelig (FR-)

In praktijk = geen oplossing, maar nodig voor verschillende groepen in

onderzoek

2. Excretie E. coli voederen van specifieke E. coli en faeces onderzoeken op

hoeveelheid

Genetisch onderzoek: ETEC-F18

• Fimbriae F18

– Twee varianten: F18ab, F18ac

– Enkel pas gespeende biggen

– Zowel speendiarree als slingerziekte

• Receptor voor F18 bij het varken

– Eén receptor voor beide varianten

– Genetische oorzaak gevonden op het 6de chromosoom van het varken

(SSC6) F18R+ biggen versus F18R- biggen

– Genetische test beschreven door Meijerink et al. (1997)

7

Genetisch onderzoek: ETEC-F18

• Receptor voor F18 bij het varken

– Genetische test beschreven door Meijerink et al. (1997)

– SSC6 Fucosyltransferase 1 FUT1

– Gen in de pathway van bloedgroepvorming

– SNP-positie FUT1 bp 307

– Guanine (G) (Figuur 1) • Aminozuur alanine

– Adenosine (A) (Figuur 2) • Aminozuur threonine

8

Genetisch onderzoek: ETEC-F18

• Meijerink et al. (1997) studie op

– 221 zwitserse Landras (afstammelingen van 4 beren en 16 zeugen)

– 29 Large White (verschillende paringen)

• SNP-positie FUT1 bp 307

– 119 dieren resistent genotypering: 118 dieren blijken FUT1-307A/A te zijn

1 dier is FUT1-307A/G

– 131 dieren gevoelig genotypering: 130 dieren blijken FUT1-307A/G of FUT1-307G/G te zijn

1 dier is FUT1-307A/A

• CONCLUSIE genetisch testen

– Resistente varkens : AA

– Gevoelige varkens: AG of GG

9

Genetisch onderzoek: ETEC-F18

• CONCLUSIE genetisch testen (bv. bloed)

– Resistente varkens : AA

– Gevoelige varkens: AG of GG

10

AA AG GG

Genetisch onderzoek: ETEC-F4

• Fimbriae F4

– Drie varianten: F4ab, F4ac en F4ad

– F4ab en F4ac zijn belangrijkst

– Zowel neonatale als pas gespeende biggen

– Speendiarree

• Receptor voor F4 bij het varken

– Verschillende receptoren voor verschillende

varianten

– Genetische oorzaak voor F4ab en F4ac ligt

ergens op SSC13

– Genetisch onderzoek Edfors-Lilja et al.

(1997), Jørgensen et al. (2003, 2004),

Python et al. (2005), Joller et al. (2009),

Zhang et al. (2008), Jacobsen et al. (2009,

2011), Rampoldi et al. (2011),… 11

Fenotype

F4abR F4acR F4adR

A + + +

B + + -

C + - +

D - - +

E - - -

F + - -

G - + -

H - + +

F4R varianten

Genetisch onderzoek: ETEC-F4

• Receptor voor F4 bij het varken

– Genetische test beschreven door Jørgensen et al. (2003)

– SSC13 Mucin 4 MUC4

– Gen in de pathway van mucosa-vorming dunne darm

– SNP-positie MUC4 bp 8227

• genetisch testen

– Resistente varkens : GG

– Gevoelige varkens: GC of CC

12

GC GC GG GC CC

In Deense

Fokprogramma’s, maar

NIET UNIVERSEEL

WERKEND!!!

Verder onderzoek

nodig

Genetisch onderzoek: ETEC-F4

• Receptor voor F4 bij het varken

– MUC4 mutatie werkt behoorlijk goed in Deense fokprogramma’s

(www.danbred.com)

– Rasschaert et al. (2007) (UGent) vonden echter dat dit niet het geval was in

Belgische populatie: Landras, Large White, Piétrain

– Verder onderzoek op SSC13: zoeken naar SNP’s of andere polymorfismen in

genen in de buurt van MUC4 (Joller et al. (2009), Zhang et al. (2008), Jacobsen

et al. (2009, 2011), Rampoldi et al. (2011),…)

– MUC4, MUC13, MUC20 • Interessante kandidaatgenen als receptor voor F4abR en F4acR

– TFRC • Interessant kandidaatgen als receptor voor F4abR

13

Genetisch onderzoek ETEC-F4

• Op DNA-niveau Op zoek naar SNP’s, deleties, inserties,… in gen-

delen

• Nieuwe aanpak: op RNA-niveau kijken naar meer of minder expressie

van genen = expressiestudies (Schroyen et al., 2011, Jacobsen et al.,

2011)

• Expressie meting met behulp van micro-array Screenen van duizenden genen

Screenen tussen F4ab/acR+ biggen en F4ab/acR- biggen

14

• Rood is meer

expressie in

gevoelige big

• Groen is meer

expressie in

resistente big

• Geel is gelijke

expressie

Genetisch onderzoek ETEC-F4

• Expressie meting met behulp van micro-array

Screenen van duizenden genen

Screenen tussen F4ab/acR+ biggen en F4ab/acR- biggen

– In onze studies: hogere TFRC expressie bij gevoelige biggen in vergelijking met

TFRC expressie bij resistente biggen

– TFRC < regio op SSC13 die beschreven werd

• Verder gevalideerd met andere expressie techniek (qRT-PCR)

zelfs meer uitgesproken verschil in expressie teruggevonden

• Verder onderzoek nodig

• Om verschil in expressie te verklaren (polymorfisme op DNA-niveau?)

reeds onderzoek naar DNA-sequentie TFRC, maar nooit volledige gen

(Python et al. (2005), Wang et al. (2008), Jacobsen et al. (2009))

• Om werking TFRC uit te pluizen

In sequentie brengen van het gehele gen

15

Conclusie

• Genetisch onderzoek ETEC-F18

Selectie mogelijk met behulp van mutatie in FUT1

• Genetisch onderzoek ETEC-F4

Selectie nog niet mogelijk

Verder onderzoek spits zich toe op SSC13

Dank u voor uw aandacht

16