Sjukdomen kvarka orsakas av en bakterie kallad Streptococcus equi underart equi. Sjukdomsförloppet vid kvarka inleds då bakterierna via hästens nos eller mun når slemhinnan i de övre luftvägarna. Därifrån sprider sig bakterierna via det lymfatiska systemet till lymfkörtlar i hästens huvud och hals. En snabb bakteriell förökning i körtlarna leder till en massiv inflammation, feber och svullnader som ofta brister.
Underart equi ska inte förekomma på friska hästar, medan en annan underart kallad Streptococcus equi underart zooepidemicus är vanlig hos till synes friska hästar där den ibland kan orsaka infektioner i sår och luftvägar. Underart zooepidemicus är inte värdspecifik, utan orsakar sjukdom hos flera djurslag medan underart equi endast infekterar häst. Det är intressant att notera att trots skillnader i värdspecificitet och patogenes är båda underarterna genetiskt mycket nära besläktade.
Molekylärbiologiska studier
Forskargruppen vid SLU, liksom andra forskargrupper, har under många år molekylärbiologiskt studerat dessa underarter, främst underart equi. Målet är att kartlägga streptokockernas förmåga att producera så kallade virulensfaktorer, vilka på olika sätt interagerar med värddjuret och därmed påverkar bakteriernas förmåga att framkalla sjukdom.
Genomen (arvsmassan) för båda underarterna är idag sekvenserade och offentligt tillgängliga. Möjligheten att göra bioinformatiska analyser har därmed markant underlättat studier av den molekylära bakgrunden till bakteriell virulens. Framförallt är möjligheten att i genomen söka efter förekomsten av homologa gener till redan kända virulensfaktorer i besläktade patogener en viktig väg för att identifiera potentiella virulensfaktorer hos båda underarterna.
Bakterien Streptococcus Equi, underart Equi ger hästen feber och svullnader. Antibiotika hjälper föga. Men ett vaccin är under utveckling. Vaccinförsök görs i samarbete med Animal Health Trust, Newmarket, England.
Foto: Animal Health Trust
Resultaten visar att bakterierna har den genetiska kapaciteten att producera ett stort antal extracellulära proteiner, vilka på olika sätt kan förutspås interagera med värddjuret. Proteinerna kan antingen vara förankrade i bakteriecellväggen eller transporteras ut ur cellen till omgivningen.
Experiment
För att sedan studera funktioner hos de identifierade proteinerna är det viktigt att de bioinformatiska studierna kompletteras med experimentella studier. Genom att klona generna kodade för proteinerna och uttrycka dem i rekombinant form i till exempel E. coli kan vi producera och rena dem på ett effektivt sätt. Funktionen hos de renade, rekombinanta proteinerna kan sedan studeras med molekylära och cellbiologiska metoder. Genom att använda olika system studeras till exempel om proteinerna kan binda till olika komponenter i värden eller om de enzymatiskt kan bryta ner värdcellstrukturer. Sammantaget anses dessa aktiviteter hos proteinerna bidra till bakteriernas förmåga att infektera och kolonisera värden samt på olika sätt undvika värdens försvarsmekanismer och därigenom framkalla sjukdom.
Vaccinutveckling i tillämpad forskning
Antalet hästar i Sverige uppskattas till cirka280 000 och utbrott av kvarka rapporteras mycket ofta. Antibiotikabehandling av drabbade hästar har tveksam effekt och behandlade hästar får inte ett immunologiskt skydd mot framtida infektioner. Därför behandlas infekterade hästar endast undantagsvis och därför vore det önskvärt om man kunde förebygga kvarka genom vaccination.
Idag finns inga effektiva och säkra vacciner på marknaden. För att kunna utveckla ett sådant vaccin är det vår övertygelse att man
primärt måste studera hur bakterierna interagerar med värden på molekylär- och cellnivå. Vidare måste studierna kopplas till försöks-vaccineringar i ett modellsystem.
Streptococcus equi underart equi på blodagarplatta.
Foto: Animal Health Trust
Mus och häst försöksvaccineras
I samarbete med professor J-I Flocks forskargrupp vid Karolinska Institutet kan vi i en experimentell S. equi-infektionsmodell på mus utvärdera om vaccinering med de rekombinanta proteinerna ger upphov till en skydds-effekt mot senare experimentell infektion (challenge) av underart equi.
Modellen har visat sig fungera mycket bra och resultaten har varit väldigt intressanta då det visar sig att vaccinering med vissa kombinationer av proteiner ger upphov till en skyddseffekt vid senare challenge. För att studera om vaccination med dessa kombinationer även skyddar hästar mot infektion har vi sedan många år tillbaka ett nära samarbete med ett svenskt vaccinbolag, NordVacc Läkemedel AB, samt Animal Health Trust, Newmarket i England.
Författare
:
Bengt Guss
är professor vid Institutionen för mikrobiologi, SLU, Box 7025, 750 07 Uppsala. Tel 018-673205.
E-post:
Bengt.Guss@mikrob.slu.se
Litteratur:
Lannergård, J. and Guss, B (2006) IdeE, an IgG-endopeptidase of Streptococcus equi ssp equi. FEMS Microbio-logy Letters 262:230-235.
Lidén, Å., van Wieringen, T., Lannergård, J., Kassner, A., Heinegård, D., Reed, R., K., Guss, B. and Rubin, K. (2008) A secreted collagen and fibronectin-binding streptococcal protein modulates cell-mediated collagen gel contraction and interstitial fluid pressure. J. Biol. Chem. (in press).
Waller, A., Flock, M., Smith, K., Robinson, C., Mitchell, Z., Karlström, Å., Lannergård, J., Bergman, R., Guss, B. and Flock, J.-I. (2007) Vaccination of horses against strangles using recombinant antigens from Streptococcus equi. Vaccine 25: 3629-3635.
Den grundläggande forskningen (B.G) har ekonomisk stötts av: SLU, NL-fakulteten AgriFunGen, Stiftelsen Svensk Hästforskning och Formas. Den tillämpadedelen rörande vaccinutveckling har ekonomiskt stötts av NordVacc Läkemedel AB och Vinnova.