17.4 Bewertung
Die Bewertung von Veränderungen der Immunkompetenz aufgrund von Umweltfaktoren wie Stress, Ernährung, Giftstoffen oder lebensgeschichtlichen Ereignissen (z. B. Häutung, Migration, Fortpflanzung) erfordert einen systematischen Ansatz, der Ergebnisse liefert, die den Schutz vor infektiösen und neoplastischen Krankheiten in der „realen Welt“ vorhersagen. Wichtig ist, dass die Bewertung in der Lage sein sollte, zwischen positiven Veränderungen der Immunkompetenz und potenziellen nachteiligen Veränderungen, einschließlich Immunsuppression, nachteiliger Immunstimulation, Immunogenität, Überempfindlichkeit und Autoimmunität, zu unterscheiden.
Ein standardisiertes Panel von Assays zur Bewertung der Immunsuppression durch Toxika wurde entwickelt. Dieses Panel wurde jedoch nicht auf seine Relevanz für physiologischere Formen der Immunmodulation, wie z. B. durch Stress, Ernährung oder lebensgeschichtliche Ereignisse, geprüft. Umfangreiche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Immuntoxikologie haben gezeigt, dass ein breites Spektrum an hochquantitativen Tests erforderlich ist, um die Wirksamkeit des Immunsystems bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten und neoplastischen Erkrankungen vorherzusagen, und dass es keinen einzigen Test für eine Immunfunktion gibt, der ausreicht. Das Immunotox-Panel umfasst allgemeine Messungen des Gesundheitszustands (z. B. Körpergewicht, Nahrungsaufnahme, differenzierte Leukozytenzahlen), das Gewicht und die Histopathologie primärer und sekundärer Immunorgane sowie funktionelle Tests der Immunantwort auf Antigene. Funktionelle Tests, die die zellulären und regulatorischen Prozesse integrieren, die für die Ausprägung der wichtigsten Immunitätsbereiche verantwortlich sind, sind zunächst am aufschlussreichsten. Sobald ein allgemeiner Überblick über das Immunsystem gewonnen wurde, sind gezielte Studien zur Entschlüsselung der verantwortlichen spezifischen Mechanismen aufschlussreich. Die Verwendung von Referenzsubstanzen (z.B. Azathioprin, Dexamethason, Cyclophosphamid, Cyclosporin A) oder Nährstoffen ist ebenfalls wichtig für Vergleiche zwischen verschiedenen Tests, Labors und Spezies.
Studien, die darauf abzielen, weitreichende Umwelteinflüsse auf die Immunkompetenz, einschließlich Stress und Ernährung, zu untersuchen, sollten Messungen sowohl der konstitutiven als auch der induzierbaren Immunität umfassen, die durch den angeborenen und den adaptiven Arm des Immunsystems bereitgestellt werden. In-vivo-Untersuchungen sind zunächst am besten geeignet, da Veränderungen der Immunfunktion häufig das Ergebnis von Veränderungen des hormonellen, ernährungsbedingten und physikalischen Milieus sind, dem die Leukozyten ausgesetzt sind. Darüber hinaus sind Dosis-Wirkungs-Kurven von entscheidender Bedeutung, da die Wirkungen von Nährstoffen, Giften und Hormonen nicht linear sind, sondern oft biphasisch verlaufen.
Für In-vivo-Tests von Antikörperreaktionen ermöglichen gutartige Antigene (z.B. Hämocyanin aus Napfschnecken, rote Blutkörperchen von Schafen, abgetötete Krankheitserreger) die Messung von Immunreaktionen unabhängig von einer laufenden Infektion. Die Verwendung von abgeschwächten Lebendimpfstoffen zur Untersuchung der Immunabwehr ist mit Interpretationsproblemen behaftet. Eine starke Reaktion könnte darauf zurückzuführen sein, dass das Immunsystem besser auf die Provokationsdosis reagieren kann. Sie könnte aber auch auf eine hinreichend schlechte Immunkompetenz des Tieres zurückzuführen sein, so dass sich die Provokationsdosis schnell repliziert, eine größere und anhaltende Herausforderung darstellt und infolgedessen eine nachhaltigere und stärkere Reaktion erfordert. Es ist nicht ungewöhnlich, dass eine ernährungsbedingte Immunmodulation sehr unterschiedliche Auswirkungen auf die Immunreaktion hat, je nachdem, ob es sich um einen abgeschwächten oder abgetöteten Lebendimpfstoff handelt. Eingehende Studien an Nagetieren, die toxischen Chemikalien ausgesetzt waren, deuten darauf hin, dass T-Zell-abhängige Antigene bessere Ergebnisse beim anfänglichen Screening der Immunkompetenz liefern als T-Zell-unabhängige Antigene.
In vivo-Tests für zellvermittelte (Th1) Reaktionen sind wichtig, und in der Immuntoxikologie wurde die verzögerte Überempfindlichkeitsreaktion (DTH) auf Recall-Antigene übernommen. In der Vogelimmunologie wird zu diesem Zweck manchmal das Lektin PHA verwendet, indem das Ausmaß der Schwellung gemessen wird, die es nach einer Injektion in die Flügel- oder Zehenbinde auslöst. Die Verwendung von PHA ist jedoch mit Interpretationsproblemen behaftet, da die Schwellung sowohl auf eine Entzündung als auch auf die Infiltration von Lymphozyten zurückzuführen ist. Daher ist es mit diesem Test nicht möglich, zwischen angeborenen und T-Lymphozyten-vermittelten Reaktionen zu unterscheiden.
Ergebnisse aus In-vivo-Experimenten können manchmal in Ex-vivo-Kulturen aus verdünntem Vollblut weiter untersucht werden. Vollblut enthält einen Großteil des Nährstoff- und Hormonmilieus, das in vivo vorzufinden ist, während bei der Reinigung von Leukozyten und der anschließenden Kultivierung in einem generischen Medium mit Fremdserum viele wichtige regulatorische Faktoren entfernt werden, die häufig zu Verschiebungen in der Immunität führen. Ex-vivo-Experimente reagieren sehr empfindlich auf Veränderungen der zirkulierenden Stresshormone. Die immunsuppressive Wirkung von nur 30 Minuten akutem Stress zeigt sich beispielsweise in der Fähigkeit von Vollblut, Escherichia coli abzutöten.
Die Resistenz des Wirts gegenüber infektiösen Organismen ist für die abschließende Bewertung der Immunmodulation entscheidend. Leider wird dieser wichtige Schritt aufgrund der hohen Kosten nur selten unternommen. Bei der Quantifizierung des Schutzes sollten herausfordernde Organismen verwendet werden, die Th1-, Th2- und entzündliche Immunreaktionen testen, um eine Immunsuppression von einer Verlagerung des Schwerpunkts der Reaktion (d. h. Immunmodulation) zu unterscheiden. Bei immuntoxikologischen Tests an Nagetieren führen Verbindungen, die mäßige Veränderungen der Immunkompetenzindizes bewirken, nicht immer zu Veränderungen der Resistenz gegenüber echten Krankheitserregern. Dies ist wahrscheinlich auf die beträchtliche Redundanz und Überschneidung der Immuneffektorsysteme zurückzuführen. Umgekehrt ist es unwahrscheinlich, dass Wirkstoffe, die keine Veränderungen in funktionellen Tests der Immunität bewirken, die Resistenz gegen Krankheitserreger oder Tumore beeinflussen.
Schließlich beeinflusst das Entwicklungsstadium die Empfindlichkeit des Immunsystems gegenüber Störungen. Das sich entwickelnde Immunsystem ist anfälliger für Toxine als das eines Erwachsenen, und man geht allgemein davon aus, dass dies auch für Ernährungsmängel gilt, obwohl dieser Vergleich bei Vögeln nur wenig untersucht wurde. Bei Giftstoffen kann die Exposition während der Entwicklung unterschiedliche qualitative Auswirkungen (d. h. verschiedene Immunparameter sind betroffen) sowie quantitative Auswirkungen (d. h. niedrigste effektive Dosis und Dosis-Wirkungs-Kurve) haben. Beeinträchtigungen während der Entwicklung können auch dauerhaftere Auswirkungen haben und manchmal eine lebenslange Immunsuppression verursachen.
Die Untersuchung der Immunität bei frei lebenden Vögeln hat viele Einschränkungen, die sich aus den Schwierigkeiten beim Fangen und Wiedereinfangen von Individuen, Stressartefakten nach dem Fang, der Speziesspezifität von Reagenzien und der geringen Größe der meisten frei lebenden Vögel ergeben (siehe Kapitel 22). Die Haltung von freilebenden Vögeln in Gefangenschaft ist mit vielen Belastungen verbunden, wie z. B. Stress, ungeeignete Ernährung und Haltung. Schon 15-30 Minuten Stress beim Einfangen können die Indizes der angeborenen Immunität beeinträchtigen und die Interpretation der Ergebnisse verfälschen. Daher ist es wünschenswert, die Vögel schnell nach dem Fang zu untersuchen und die Tests mit einer einzigen Blutprobe durchzuführen.