Characterization of the humoral immune response in dogs after vaccination against the causative agent of the Lyme Borreliosis, Borrelia burgdorferi, with different vaccines using two different vaccination schedules

• Main Author: Töpfer, Katharina
• Other Authors: Universität Leipzig, Veterinärmedizinische Fakultät
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Leipzig 2005
• Subjects: Tiermedizin; Lyme-Borreliose; Impfung; Hund; Antikörpernachweis; ELISA; Western Blot; C6; ddc:620
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-34037; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-34037; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/3403/KatharinaToepferDissertation.pdf

Lyme-Borreliose, die mittlerweile in der nördlichen Hemisphäre wichtigste durch Vektoren übertragene Erkrankung, wird durch Spirochäten aus der Borrelia burgdorferi sensu lato Gruppe hervorgerufen. Viele der in letzter Zeit veröffentlichten Studien haben darauf hingewiesen, dass durch Antibiotikagaben eine vollständige Erregerelimination nach Infektion nicht erreicht werden kann. Eine prophylaktische Versorgung rückt somit immer weiter in den Vordergrund des Interesses. Eine Impfung ist jedoch auch nicht unproblematisch: Untersuchungen beim Menschen haben gezeigt, dass nach zweimaliger Immunisierung im ersten Jahr lediglich 68% der Probanden geschützt waren und mit einer weiteren, sich anschließenden Immunisierung der Schutz gesteigert werden konnte. Deshalb sollte die hier an Hunden durchgeführte Studie aufzeigen, ob durch eine dreimalige Impfstoffapplikation im Verlauf der Grundimmunisierung mit kommerziell erhältlichen Impfstoffen die im Hund gebildeten Antikörperspiegel zu steigern. Ein höheres Antikörperniveau führt zu einem verzögerten Antikörperabfall und somit zu einem verlängerten Schutz. Weiterhin sollte zusätzlich das induzierte Antikörperprofil näher charakterisiert und somit auch eine Aussage über die Wirksamkeit gegenüber verschiedenen Borrelienspezies ermöglicht werden. Die im Verlauf dieser Studie durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass zunächst eine höher als erwartete Infektionsrate für die Lyme-Borreliose in Sachsen innerhalb der Hundepopulation auftritt. Der prozentuale Anteil seropositiver Tiere beträgt 20,3%. Eine serologisch nachgewiesene Infektion steht allerdings nicht in direktem Zusammenhang mit einem Ausbruch der Erkrankung und darf demnach nicht mit der Erkrankungsrate innerhalb der Hundepopulation gleichgesetzt werden. Die bisher auf dem Markt erhältlichen und hier untersuchten Impfstoffe Merilym (B. burgdorferi s. s. Lysatimpfstoff, Merial, Deutschland), LymeVax (B. burgdorferi s. s. Lysatimpfstoff, Fort Doge, USA), Biocan (B. garinii, B. afzelii Lysatimpfstoff, Bioveta, Tschechien), ProLyme (rekombinanter Outer surface protein A (OspA) Impfstoff, Intervet, USA) und RecombitekLyme (rekombinanter OspA Impfstoff, Merial, USA) wurden in seronegativen Tieren bezüglich der induzierten Gesamtantikörper, der spezifisch gegen OspA gerichteten Antikörper und ihrer Kreuzreaktivität gegenüber heterologen Spezies untersucht, wobei der Einfluss von zwei verschiedenen Impfstrategien von besonderem Interesse war. Durch eine dreifache Antigengabe im Rahmen der Grundimmunisierung konnte nur bei zwei der untersuchten Impfstoffe (Merilym und Biocan) eine deutliche Erhöhung der Antikörperspiegel erreicht werden, die sich aber statistisch nicht signifikant von den anderen unterscheidet. Somit ist eine Umsetzung dieses Impfregimes in die Praxis nicht zu empfehlen. Es zeigt im Verlauf des Jahres bei allen Impfstoffen ein Titerabfall, sowohl bei den Gesamtantikörpern, als auch bei den OspA-Antikörpern. Mit Ausnahme von Biocan, hier sind kaum OspA-Antikörper nachweisbar, induzieren alle Impfstoffe nach der Impfung vor allem OspA-Antikörper, die jedoch sehr schnell wieder abfallen und nach einem halben Jahr nur mehr in geringem Maße nachweisbar sind. Diese OspA-Antikörper sind speziesspezifisch und nur in sehr geringem Umfang kreuzreaktiv. Diese Ergebnisse weisen auf eine Suszeptibilität der geimpften Tiere bezüglich einer Borrelieninfektion innerhalb mehrerer Monate nach Impfung hin. Es empfiehlt sich eine dritte Immunisierung nach sechs Monaten, um auch in der zweiten Jahreshälfte schützende Antikörperspiegel zu ermöglichen. Untersuchungen der Kreuzreaktivität in-vitro sprechen für eine mangelhafte Bindungsfähigkeit induzierter Impfantikörper gegenüber anderen Borrelienspezies, die in Zusammenhang mit einem geringen Schutz in-vivo gesehen werden könnten. Somit ist ein rein speziesspezifischer Impfschutz wahrscheinlich. Da vor allem in Europa eine große Borrelien-Artenvielfalt vorherrscht, deuten die hier vorgestellten Ergebnisse eine nur gegen eine Spezies gerichtete Immunität bei geimpften Hunden an. Die Notwendigkeit der Entwicklung eines neuen Impfstoffes, basierend auf einer Mischung speziesspezifischer OspA-Antigene gewonnen aus B. burgdorferi s. s., B. garinii und B. afzelii in Kombination mit weiteren Antigenen, da der Schutzmechanismus beruhend auf OspA bereits durch eine OspA-Variation seitens der Borrelien durchbrochen werden kann, wird durch die hier vorgelegten Resultate gestützt. Da ein solcher Impfstoff bisher nicht erhältlich ist und die Schutzwirkung der erhältlichen Impfung als partiell angesehen werden kann, rücken einfache, aber in der Regel zuverlässigere Methoden in den Vordergrund. Die tägliche Entfernung von Zecken ist eine wirksame Vorgehensweise, um das Infektionsrisiko zu minimieren. Auch der Einsatz akarizider Substanzen und Repellentien bietet sich an, um die Übertragung der Borreliose und weiterer, von Zecken übertragene Erreger zu unterbinden. === Lyme-Borreliose, currently the most important vector-borne disease in the northern hemisphere, is caused by spirochetes from the Borrelia burgdorferi sensu lato complex. Recently published studies have indicated that a complete eradication of the bacterium from the host’s tissue by antibiotic treatment is not possible. Therefore prophylactic measures become more important. However, vaccines are not unproblematic: studies in humans have shown that only 68% of the participants were protected after two immunizations applied during the first year, while the level of protection rose when an additional immunization was given. Therefore, the study presented here was designed to reveal whether three initial immunizations with commercial vaccines are able to raise the antibody levels in dogs. Higher antibody levels are the basis for a delayed disappearance of antibodies due to natural decay and therefore provide an extended protection from infection. Furthermore, the induced antibody profile was subject of a more precise characterization in order to draw possible conclusions about their efficacy against other Borrelia species. The results presented in this study show a higher than expected prevalence of Borrelia burgdorferi sensu lato seropositivity in dogs from Saxony. The percentage of seropositive dogs was 20.3%. Since seropositivity is not necessarily linked with the onset of the disease, this result does not describe the disease incident in the dog population. In the course of the study, commercially available vaccines, Merilym (B. burgdorferi s. s. lysate, Merial, Germany), LymeVax (B. burgdorferi s. s. lysate, Fort Dodge, USA), Biocan (B. afzelii, B. garinii lysate, Bioveta, Czech Republic), ProLyme (recombinant Outer surface protein A (OspA) with adjuvant, Intervet, USA) and RecombitekLyme (recombinant OspA without adjuvant, Merial, USA) were evaluated for induced antibody levels and the amount of OspA antibodies in seronegative dogs, in which two different vaccination schedules were of special interest. In addition the cross reaction of antibodies on heterologous antigens was analyzed. Three immunizations during the first year with two (Merilym and Biocan) of the five vaccines tested increase the vaccinal antibody levels, but this increase of antibody levels is not statistically significant. Therefore a recommendation for a third antigen application within the first six weeks after basic immunisation can not be given. All vaccine-induced antibody levels show a decrease within the first year concerning total antibody titers as well as OspA antibody titers. Except for Biocan the specificity of the initially induced antibodies by vaccination are directed mainly against OspA. These antibody titers decrease quickly resulting in minimum amounts of detectable antibodies within the period of six months. These OspA antibodies are species-specific and show only a minor cross reactivity. The results presented here suggest that vaccinated animals are susceptible for a borrelia infection within months after immunization. Therefore a third vaccination six months after the basic immunization is advisable in order to induce a long lasting protective antibody level during the period of one year. These data generated with in-vitro systems suggest that only a species-specific protection can be expected in-vivo. The species heterogeneity within Europe suggests that the vaccine available in Europe only protects from infection with the species used for vaccine preparation. These results underline the necessity to develop a new vaccine consistent of a mixture of OspA derived from at least B. burgdorferi s. s., B. garinii and B. afzelii in combination with other antigens, since protection from infection via OspA can be circumvented by minor OspA variations on the part of the borrelia. Since such a vaccine is not yet available, and therefore other methods that provide protection are necessary. Daily control of the dog and the removal of adherent ticks can help to prevent a possible infection since borrelia take at least 24 hours to migrate from the midgut of the tick to the salivary gland where they can infect the host. In addition, the use of repellent or acarizides might be helpful to avoid attachment or achieve the death of adherent ticks and therefore minimize the risk of infection with borrelia as well as other tick-borne diseases.