Vergleichende molekulare, epidemiologische und phylogenetische Untersuchungen zur Anpassung von Escherichia coli bei Wild- und Hausschweinen | Comparative molecular, epidemiologic and phylogenetic analyses concerning the adaptation of Escherichia coli in wild boars and domestic pigs

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, erstmalig Daten über die coliforme Mikroflora der Wildschweine sowie grundlegende Erkenntnisse über die Diversität von E. coli-Populationen und über das natürliche Vorkommen von Virulenz- und Kolonisationsgenen in nicht vom Menschen beeinflussten Schweinepopulationen zu erhalten. Daher wurden kommensale E. coli aus dem Darm von gesunden Wildschweinen geno- und phänotypisch untersucht. Die Ergebnisse wurden mit bereits publizierten Daten kommensaler E. coli von Hausschweinen verglichen. Im ersten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Diversität der E. coli Stämme für jedes Wildschwein individuell und hoch variabel, jedoch geringer als die Diversität von Hausschwein E. coli war. Über die Hälfte der untersuchten Wildschwein E. coli wiesen zudem mindestens eines der für schweinepathogene E. coli typischen Virulenzgene auf. Das Toxingen astA war in fast der Hälfte aller Stämme nachweisbar. Alle vier ECoR Gruppen waren in jedem der untersuchten Darmabschnitte vertreten. Die geno- und phänotypische Charakterisierung der Wildschwein E. coli im zweiten Teil der Arbeit belegte, dass für schweinepathogene E. coli typische Virulenzgene bei Wildschwein E. coli nur sporadisch nachgewiesen werden konnten, wohingegen einige für extraintestinal-pathogene E. coli (ExPEC) typische, virulenzassoziierte Gene (mat, fyuA, sitD chr., astA, kpsMTII, ibeA, malX) häufiger als bei kommensalen Hausschwein E. coli auftraten. Der Großteil der untersuchten Isolate gehörte den ECoR Gruppen A und B1 an, wobei die ECoR Gruppe B2, deren Vertreter deutlich mehr virulenzassoziierte Gene aufwiesen, häufiger als bei kommensalen E. coli von Hausschweinen vorkam. Außerdem wiesen E. coli von Wildschweinen gegenüber denen von Hausschweinen durchschnittlich höhere Adhäsionsraten an IPEC J2 Zellen und eine effizientere Verwertung der 49 getesteten Kohlenhydrate auf. Diese Ergebnisse legen nahe, dass sich E. coli von Wildschweinen in einigen Eigenschaften von Hausschwein E. coli unterscheiden. Das bessere Adhäsionsvermögen, die effizientere Kohlenhydratverwertung, die geringere Diversität sowie das häufigere Vorkommen von Kolonisationsgenen und der ECoR Gruppe B2 könnten eine Folge des durch den Menschen eingeleiteten Domestizierungsprozesses und der heutigen konventionellen Schweinehaltung sein.

The main objectives of the present study were to obtain preliminary information about the E. coli microflora from wild boars, as well as to get basic knowledge about the diversity and natural occurrence of selected virulence and antimicrobial resistance genes of E. coli isolated from pig populations, which are unaffected by humans as far as possible. For this purpose, commensal intestinal E. coli from healthy wild boars were analyzed geno- and phenotypically to compare the results with already published data from commensal E. coli from domestic pigs. The first part of this study showed that the diversity of the E. coli microflora from wild boars was unique and highly variable but lower than the diversity of E. coli from domestic pigs. In addition, more than half of the isolated E. coli strains exhibited at least one of the virulence genes which are characteristic for porcine pathogenic E. coli. Almost half of the isolated E. coli strains possessed the gene astA coding for a heat stable cytotoxin. Members of each of the four ECoR groups were found in all selected sections of the intestine. The geno- and phenotypical characterization of E. coli from wild boars in the second part of this study could prove that for porcine pathogenic intestinal E. coli typical virulence genes are only sporadically distributed among E. coli from wild boars, whereas some of the virulence associated genes, which are typical for extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) (mat, fyuA, sitD chr., astA, kpsMTII, ibeA, malX) occurred more frequently in E. coli from wild boars than in those from domestic pigs. The majority of the isolated E. coli were members of the ECoR-groups A and B1, whereas the ECoR group B2, whose members clearly exhibited more virulence associated genes, was represented more frequently than in commensal E. coli from domestic pigs. Furthermore, E. coli from wild boars showed higher adhesion rates to IPEC-J2-cells on average and a more efficient utilization of 49 tested carbohydrates than those from domestic pigs. These results suggest that there exist differences between the E. coli microflora from wild boars and those from domestic pigs. The enhanced adhesion capacity, more efficient utilization of carbohydrates, lower diversity and more frequent occurrence of colonization genes and of E. coli representing the ECoR group B2 could be a consequence of the domestication process initiated by humans and conventional pig husbandry.