Background Chlamydiae are obligate intracellular pathogens that can cause a
variety of diseases in many different mammalian and avian hosts. The
successful antimicrobial treatment of chlamydial infections is still an
unresolved issue in both, human and veterinary medicine. Aim and design of the
project The project was designed to evaluate regimens commonly used for the
treatment of chlamydial infections (i.e., tetracyclines, macrolides and
quinolones), and to compare them to the most promising treatment regimens that
were identified in vitro (i.e., combination of the antimicrobial substances
with rifampicin). As animal model we chose a recently developed bovine model
of an acute respiratory C. psittaci infection. In order to perform the
treatment studies in the afore mentioned animal model, bronchoscopic sampling
methods had to be adapted for the use in calves aged 6-10 weeks and for the
use under experimental conditions in a biosafety level 2. Animals, material
and methods For STUDY 1, four male Holstein-Friesian calves were repeatedly
bronchoscoped under general anesthesia beginning at the age of 6 weeks. The
following methods were evaluated: bronchial brushing, broncholaveolar lavage
and transbronchial lung biopsy. For STUDY 2 and STUDY 3, a total of 80
conventionally raised, male Holstein-Friesian calves were intrabronchially
inoculated with 108 inclusion forming units C. psittaci strain DC15. At 30 h
post inoculation (pi), the animals were assigned either to the untreated
control groups or to one of 11 different treatment groups. All animals were
clinically examined on a daily basis. Results were summarized using a clinical
scoring system. Venous blood was sampled throughout the study. Bronchial
brushings, bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and pharyngeal swabs were
sampled under general anesthesia. At the end of the study on 14 dpi, all
animals were euthanized and necropsied. Levels of antimicrobial substances
were determined. The presence of the inoculated pathogen in treated and
untreated animals was assessed by recultivation from bronchial brushings and
by quantitative real-time PCR testing of blood, lung and mediastinal lymph
node and swabs (i.e., nasal, conjunctival, pharyngeal, and rectal swabs). The
hosts’ reaction was characterized by the clinical scores and signs of local
and systemic inflammation. Results The intrabronchial inoculation with C.
psittaci led to acute respiratory disease with fever in all animals that
resolved until 10 dpi. The established protocol of obtaining bronchial
brushings, BALF and transbronchial lung biopsies proved suitable for the use
under experimental conditions. Sufficient antibiotic levels were detected in
in blood and tissue samples of all treated animals. Recultivation results
revealed that viable Chlamydiae could more often be isolated from untreated
than from treated animals. Single drug therapy inhibited chlamydial growth in
the same extent as combination therapy with rifampicin. Clinical score, white
blood cell count, LBP concentration in the blood, and BALF cell count revealed
acute respiratory and systemic disease in all animals, but again, no
differences were visible between treated and untreated animals. All 80
infected animals included in the project regained clinical health by the end
of the study, regardless if they were treated or not.Einleitung Chlamydien sind gram-negative Bakterien mit einer obligat
intrazellulären Lebensweise, die in eine Vielzahl unterschiedlichster
Erkrankungen bei Säugern und Vögeln involviert sein können. Antimikrobiellen
Behandlungen chlamydialer Infektionen sind mit Tetrazyklinen, Chinolonen oder
Makroliden beschrieben, allerdings sind die dokumentierten Effekte dieser
antichlamydialen Therapieversuche oft nicht zufriedenstellend. Studien in
Zellkulturmodellen konnten zeigen, dass der Zusatz von Rifampicin die
antichlamydialen Effekte der zuvor genannten Wirkstoffgruppen steigert. Ziel
und Projektdesign Das Ziel dieses Projektes war es, die aus In vitro-
Experimenten abgeleitete Hypothese zur Kombinationstherapie chlamydialer
Infektionen in einem etablierten bovinen Infektionsmodell auf ihre Validität
in vivo zu testen. Dafür mussten zunächst diverse bronchoskopische Methoden an
6 10 Wochen alte Kälber unter S2-Bedingungen adaptiert werden (STUDIE 1). Die
sich anschließenden Therapiestudien erfolgten in zwei Abschnitten. In STUDIE 2
wurden die Behandlungseffekte von Tetrazyklinen, allein oder in Kombination
mit Rifampicin, untersucht. STUDIE 3 diente zur Dokumentation der
Behandlungseffekte von Chinolonen und Makroliden, als Monotherapie oder in
Kombination mit Rifampicin. Tiere, Studiendesign, Material und Methoden Für
STUDIE 1 wurden vier Kälber mehrmals unter Allgemeinanästhesie
bronchoskopiert, um die Gewinnung von broncho-alveolärer Lavageflüssigkeit
(BALF), bronchialen Bürstenabstrichen und transbronchialen Lungenbiopsien zu
evaluieren. Für STUDIE 2 & 3 wurden 80 Kälber intrabronchial mit C. psittaci
inokuliert. Dreißig Stunden nach Inokulation wurden die Tiere der
unbehandelten Kontrollgruppe oder einer von elf Behandlungsgruppen zugeteilt
und bis zum Ende der Studie mit den entsprechenden Antibiotika behandelt. Zu
Versuchsende nach 14 Tagen wurden alle Tiere der Sektion zugeführt. Als
Parameter zur Dokumentation der Behandlungserfolge dienten: » Befunde des
täglich durchgeführten klinischen Untersuchungsganges, » Erregeranzucht aus
bronchialen Bürstenabstrichen und Lungengewebe, » Nachweis chlamydialer DNA
mittels PCR in Rachentupfern, Kottupfern sowie Lungen- und Lymphknotengewebe,
» Leukozytenzahl, Differentialblutbild und Konzentration von Lipopolysaccharid
bindendem Protein im venösen Blut , » Gesamtzellzahl, Differentialzellbild und
Proteinkonzentration in der BALF, » Ausmaß und Charakter der
Lungenveränderungen und » Konzentration der applizierten antimikrobiellen
Wirkstoffe im Blut und im Lungen-, Muskel- und Lebergewebe. Ergebnisse STUDIE
1: Das erarbeitete Protokoll zur bronchoskopischen Probengewinnung erwies sich
unter den gegebenen experimentellen Umständen als praktikabel. STUDIEN 2 & 3:
Die Inokulation mit C. psittaci führte bei allen Tieren zu einer fieberhaften
akuten respiratorischen Erkrankung, welche ihren Höhepunkt um den Tag 3
erreichte und innerhalb von 10 Tagen abklang. Bei allen behandelten Tieren
wurden therapeutisch wirksame Konzentrationen der entsprechenden Wirkstoffe in
Blut und Gewebe nachgewiesen. Die Re-Isolation des inokulierten Pathogens C.
psittaci gelang häufiger aus unbehandelten Tieren als aus behandelten – jedoch
ohne signifikanten Einfluss des angewandten Therapieschemas. Sämtliche anderen
untersuchten Parameter unterschieden sich zu keinem Zeitpunkt signifikant
zwischen behandelten und unbehandelten Tieren
