Die Immunisierung trächtiger Rinder gegen Pneumokok‐ken‐Polysaccharide und die biologische Bedeutung der im Kolostrum ausgeschiedenen spezifischen Antikörper
Authors: Hammer Dietrich 
Published: September 2010

Zusammenfassung

Im Verlauf von nahezu 8 Jahren (1. 4. 1951‐31. 12. 1958) wurden in Südbaden 4786 Pneumokokkenstämme vom Kalb isoliert und der jeweilige Serotyp bestimmt.
Epidemiologische Beobachtungen zeigen eine besondere Infekthäufung während der kalten Jahreszeit mit ausgesprochenen Infektionsspitzen in den Monaten Dezember, Januar und Februar. Da sich die Infektionsgefährdung im wesentlichen mit den ersten 3 Lebenswochen deckt, wird das zunehmende Lebensalter als wichtiger Resistenzfaktor angesehen.
Die Kenntnis der Pneumokokkentypenverteilung hat nicht nur epidemiologische Bedeutung, sondern bildet die wichtigste Grundlage für eine erfolgversprechende Prophylaxe.
Bei der Pneumokokkeninfektion des Kalbes konzentriert sich das Interesse auf die höheren Pneumokokkentypen. Die für die Humanklinik so bedeutungsvollen Pneumokokkentypen 1, 2 und 3 hingegen spielen nur eine untergeordnete Rolle (1.5 %).
Um das hohe Infektionsrisiko für das Kalb zu senken, wird im Rahmen praeventiver Maßnahmen die aktive Immunisierung der Muttertiere als wichtige Methode zur Änderung der epidemiologischen Situation angesehen.
Als Antigene dienen spezifische Kapselpolysaccharide, die aus definierten Pneumokokkentypen mit Phenol/Wasser‐Mischungen (Westphal und Mitarbeiter) extrahiert und in einigen chemischen Eigenschaften analysiert werden. Das aus Polysacchariden und Nukleinsäure bestehende Material ergibt in Übereinstimmung mit gereinigten Polysacchariden scharf äquivalente Zonen und maximale Ausfällungen mit homologem Kaninchen‐Antipneumokokkenserum.
Die Immunisierung erfolgt bei hochträchtigen Kühen mit spezifischen Kapselpolysacchariden (Durchschnittsdosis 0.5–0.8 mg) über den Strichkanal in das trockenstehende Euter.
Die Bildung spezifischer Antikörper und die Dauer der Immunität werden durch die mikroanalytische, quantitative Präzipitinmethode (Bestimmung des Antikörpers‐N im spezifischen Niederschlag nach Heidelberger und Mitarbeiter) verfolgt.
Kühe verfügen bereits vor der Immunisierung über meßbare Beträge an C‐Antikörpern und zeigen vielfach Spuren reaktiver Antikörper gegen die injizierten Pneumokokkenpolysaccharide.
Spezifische Antikörper erscheinen in typischer Weise 14 Tage nach der Injektion und erreichen 3–6 Wochen später im allgemeinen das Maximum. Nahe dem Geburtstermin erfolgt ein Abfall spezifischer Antikörper auf 70 %des ursprünglichen Höchstwertes. Der nach der Geburt wieder einsetzende Anstieg reaktiver Antikörper errreicht das Niveau des vorher ermittelten Maximums nicht mehr.
Nach Injektion von 1, 3, 6 oder 12 verschiedenen Pneumokokkenpolysacchariden ist der Anstieg reaktiver Antikörper weitgehend ähnlich. Die Antikörperkonzentration steigt mit der Zahl der injizierten Polysaccharide. Dies läßt darauf schließen, daß die Mechanismen für die Bildung reaktiver Antikörper verschieden sind.
Die gleichzeitige Injektion spezifischer Pneumokokkenpolysaccharide (i. cist.) und Lipoid A i. v. (Komponente des Endotoxins gramnegativer Bakterien) führt zu einer deutlichen Steigerung der Antikörperbildung (Adjuvanswirkung).
Monate nach der Erstinjektion werden im Blutserum im Durchschnitt noch 57 % (44–85 %) des ursprünglichen Antikörpermaximums gefunden. Eine zu diesem Zeitpunkt vorgenommene Wiederholungsinjektion hat entweder keinen oder nur einen unbedeutenden Anstieg zirkulierender Antikörper zur Folge. Es bestehen Anhaltspunkte dafür, daß spezifische Antikörper auf die Dauer von 2–3 Jahren in meßbaren Menger nachzuweisen sind.
Die Injektion spezifischer Pneumokokkenpolysaccharide beim neugeborenen und jungen Kalb führt nach 3–5 Wochen zu einer relativ geringen Antikörperproduktion. Bei Antigenzufuhr unmittelbar nach der Geburt muß das Auftreten von Toleranzphänomenen berücksichtigt werden.
Nach der Geburt finden sich im Kolostrum hohe Beträge spezifischer Antikörper, die innerhalb von 48 Stunden bis auf 18 % des ermittelten Höchstwertes abfallen.
Die Konzentration kolostral erworbener Antikörper betrug beim Kalb 8 Wochen nach der Geburt noch 60 % des ermittelten Maximums.
Spezifisches Immunkolostrum sowie parenteral zugeführtes γ‐Laktoglobulin mit spezifischer Immunaktivität zeigen beim Kalb auch im Rahmen experimenteller Infektionen mit hohen Infektionsdosen eine spezifische Schutzwirkung. Für den Effekt genügen offenbar kleine Beträge zirkulierender Antikörper in der Größenordnung von 4–5 μg Antikörper‐N/ml.
Die Polysaccharid‐Nukleinsäurefraktion definierter Pneumokokkentypen sowie hochgereinigte Polysaccharide besitzen auf Grund vorliegender Untersuchungen auch beim Rind die Eigenschaften eines Vollantigens.
Die aktive Immunisierung von Kühen mit spezifischen Kapselpolysacchariden von Pneumokokken kann offenbar auf Jahre hinaus eine spezifische Antikörperbildung veranlassen. Der Schutz des Kalbes gegenüber homologen Pneumokokkentypen wird durch eine frühzeitige und ausreichende Verfütterung des ersten Kolostrums, das spezifische Antikörper in großen Mengen enthält, gewährleistet. Die aktive Immunisierung hochträchtiger Kühe mit spezifischen Pneumokokkenpolysacchariden erscheint daher als geeignete Methode, die epidemiologische Situation und damit das Infektionsrisiko beim Kalb grundlegend zu ändern.
Es wird daher empfohlen, die aktive Immunisierung neben allgemeinen hygienischen Maßnahmen in einen organisierten Bekämpfungsplan einzubauen.

SummaryImmunisation of pregnant cattle against pneumococcal polysaccharide and the biological importance of antibodies excreted in the colostrumOver a period of 8 years 4,786 pneumococcal strains have been isolated from calves in Southern Bavaria and studied serologically. The calf is particularly susceptible to the disease during the first 3 weeks of life and in the first 3 months of the year. The risks of infection can be markedly diminished by preventive measures (immunisation of the dam) but this necessitates knowledge of the distribution of the different types of organism. Immunisation is carried out with specific polysaccharide from the capsule which is suitably treated. Doses of 0.5 to 0.8 mg of polysaccharide are injected up the teat canal of the dry udder in the late stages of pregnancy. The formation of specific antibodies and the duration of immunity are followed by quantitative measurements (Heidelberger's method) in the serum and colostrum. The level of antibody depends on the type of pneumococcus. Simultaneous injection of Lipoid A (composed of the endotoxin of E. coli) results in an appreciable adjuvant effect. New‐born or young calves injected with polysaccharides only produce relatively low antibody levels 3 to 5 weeks later. Antibodies transmitted by the colostrum fall to about half in 8 weeks and provide specific protection against experimental infection as well as natural exposure.RésuméL'immunisation de génisses portantes contre les polysaccharides pneumococciques et l'importance biologique des anticorps éliminés par le colostrumAprès 8 ans d'observation et d'études cliniques l'auteur souligne l'importance de l'infection pneumococcique chez le veau dans la partie sud de la Bavière. Le veau est particulièrement exposé à la maladie pendant les 3 premières semaines avec une pointe nette d'infection pendant les mois d'hiver. Les risques d'infection peuvent être fortement diminués par des mesures préventives (immunisation active des mères) qui nécessitent cependant la connaissance de la distribution des types. Pour l'immunisation active on utilise comme antigènes les polysaccharides spécifiques de la capsule de types de pneumocoques qui sont extraits et analysés en ce qui concerne quelques unes de leurs propriétés chimiques. On injecte dans la mamelle des vaches en gestation avancée à la période de tarissement 0,5 à 0,8 mg de polysaccharides spécifiques. La formation d'anticorps spécifique et la durée de l'immunité est contrôlee par la méthode quantitative de mesure (méthode d'Heidelberger) dans le sérum et le colostrum. La concentration des anticorps dépend du numéro du type des polysaccharides injectés. L'injection simultanée de lipoide A (composant de l'endotoxine d'E. coli 0,8) présente un effet adjuvant appréciable. Les veaux nouveau‐nés ou jeunes ne réagissent que 3 à 5 semaines après l'injection de polysaccharides par une légère formation d'anticorps. Les anticorps transmis par le colostrum diminuent de moitié en plus de 8 semaines et offrent une protection spécifique envers les infections expérimentales et spontanées.ResumenLa inmunización de bóvidos gestantes frente a polisacáridos de neumococos y la importancia biológica de los anticuerpos específicos excretados con el calostroComo resultado de un período de estudio y observación durante 8 años, se señala la importancia para las terneras de la infección por neumococos en la región de Baden meridional. Un peligro especial de infección para la ternera se registra durante las tres primeras semanas de vida con marcados ápices infectivos durante los meses invernales. El riesgo de infección se puede reducir de modo decisivo mediante medidas preventivas (inmunización activa de las madres), que desde luego presuponen el conocimiento de la distribución de los tipos de neumococos. Como antígenos para la inmunización activa se utilizan polisacáridos capsulares específicos de tipos de neumococos, los cuales han sido extraídos y analizados en cuanto a algunas propiedades químicas. Vacas en gestación avanzada se inyectan en los cuarterones secos con 0,5–0,8 mgrs. de polisacáridos capsulares específicos. La formación de anticuerpos específicos y la duración de la inmunidad se sigue y mide con métodos cuantitativos (técnica de Heidelberger) en el suero sanguíneo y calostro. La concentración de anticuerpos se dirige por medio del número tipo de los polisacáridos inyectados. La inyección simultánea de lipoide A (componente endotoxínico de E. coli 0 8) presenta un marcado efecto adyuvante. Terneras recién nacidas y jóvenes sólo reaccionan a las 3–5 semanas después de la inyección polisacárida con escasa formación de anticuerpos. Los anticuerpos adquiridos por vía calostral poseen en la ternera una época media de valencia de más de 8 semanas y muestran una acción protectora típica frente a infecciones experimentales y espontáneas.