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Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift

Reaktion von Streptococcus suis auf Eisenmangelbedingungen bei hohem und niedrigem Sauerstoffpartialdruck

Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 117

Publiziert: 07/2004

Zusammenfassung

Streptococcus suis (S. suis) ist ein wichtiger Infektionsserreger beim Schwein und kann offenbar auch unter Eisenmangel im Wirt überleben. In der vorliegenden Arbeit wurde in vitro das Wachstumsverhalten eines hochvirulenten S. suis-Stamms unter Eisenmangel untersucht. Dabei wurden aerobe Wachstumsbedingungen mit CO2-angereicherten Bedingungen verglichen. Unter beiden Bedingungen zeigte sich nach Zugabe des Eisenchelators Nitrilotriacetic acid (NTA) in das Kulturmedium eine deutliche Wachstumshemmung, die außerdem zu einer Herabregulierung von S. suis Proteinen führte. Die Empfindlichkeit gegenüber NTA war unter aeroben Bedingungen signifikant höher als unter CO2-angereicherten. Der wachstumshemmende Effekt von NTA konnte durch die Zugabe von wirtseigenen Eisenquellen wie Ferritin, Hämin, Hämoglobin, Lactoferrin oder Transferrin nicht kompensiert werden. Entsprechend konnte auch keine Expression von Siderophoren nachgewiesen werden. Andererseits wurde die Wachstumshemmung durch die Zugabe von Mn2+ (bei aeroben und CO2-angereicherten Wachstumsbedingungen) oder Mg2+ (nur bei CO2-angereicherten Wachstumsbedingungen) vollständig aufgehoben. Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass S. suis, im Gegensatz zu vielen anderen Bakterien, auf Eisenmangelbedingungen eher mit Stoffwechseländerungen reagiert, um Fe2+ durch Mn2+ oder Mg2+ zu ersetzen, als mit der Exprimierung spezifischer Eisenaufnahme-Systeme.

Summary

Streptococcus suis (S. suis) is an important pathogen in pigs and has to overcome strict iron limitations in its host environment. Here, we studied iron-restricted growth of a highly virulent S. suis strain in vitro at aerobic and CO2-enriched growth conditions. At both conditions, depleting of iron in the culture medium with nitrilotriacetic acid (NTA) resulted in decreased growth rates and down regulation of several proteins. Sensitivity to NTA was significantly higher at aerobic versus CO2-enriched conditions. Growth could not be restored by addition of host iron sources such as ferritin, hemin, hemoglobin, lactoferrin or transferrin. Accordingly, S. suis was not able to produce detectable amounts of siderophores. On the other hand, growth at iron-restricted conditions was fully restored by addition of Mn2+ (at aerobic and CO2-enriched conditions) or Mg2+ (only at CO2enriched conditions). In conclusion our results suggest that, unlike many other bacteria, S. suis adapts to iron restricted conditions by a change in its metabolism in order to replace Fe2+ by Mn2+ or Mg2+ rather than by expressing specific iron uptake systems.

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