Animal models of aspergillosis – also useful for vaccination strategies?

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Abstract
Summary. The attempt to establish vaccination strategies against infections caused by Aspergillus fumigatus seems to be questionable. Invasive aspergilloses are opportunistic diseases of the immunocompromised host and only a passive immunization with immunoglobulins could be taken into consideration. Until now there have been no preclinical and/or clinical data available concerning the efficacy of specific immunoglobulins; animal experiments could offer an approach for the preclinical assessment of this topic. Generally, A. fumigatus is an opportunistic pathogen. Birds show a relatively high susceptibility to infections caused by A. fumigatus. In laboratory animal species, rabbits seem to have the highest susceptibility followed by mice, rats and guinea-pigs. Mice are easy to handle in all-day laboratory use, and infections are mostly established by the intravenous, intranasal or intraperitoneal route. The main target organs of infection are the kidneys by all three infection routes. Forty clinical isolates of A. fumigatus tested showed a comparable virulence in systemic infections in the intravenously infected mouse model. By using histopathological techniques, we also observed infectious lesions within the central nervous system in all cases. Only A. fumigatus strains lacking green pigmentation showed a significantly lower virulence. Histopathological examinations are of great benefit in the study of these animal models as they give detailed information about the infectious process. Measuring colony-forming units in tissues is only of minor use in prediction as it cannot discriminate between infective tissue lesions and cavity-infections/persistence, e.g. in the kidney pelvis. Quantitative methods for measuring fungal organ burdens, e.g. by chitin–enzyme-linked immunosorbent assays, have also been described and offer an alternative towards solely measuring colony-forming units in tissues. Zusammenfassung. Der Versuch, Impfstrategien für Infektionen durch Aspergillus fumigatus zu entwickeln, erscheint zweifelhaft. Invasive Aspergillosen sind zumeist opportunistische Infektionen des immunkompromittierten Patienten und, falls überhaupt, allenfalls passive Immunisierungen mittels Hyperimmunglobulingaben erscheinen als sinnvoll. Zur Zeit liegen jedoch noch keine präklinischen und/oder klinischen Daten diesbezüglich vor. Experimentelle Tierversuchsansätze könnten zur Klärung dieser Fragestellung hilfreich sein. A. fumigatus ist ein opportunistischer Krankheitserreger, wobei bei Vögeln eine hohe Empfänglichkeit für Infektionen durch A. fumigatus besteht. Bei Labortieren sind Kaninchen für A. fumigatus-Infektionen am empfänglichsten, gefolgt von Mäusen, Ratten und Meerschweinchen. Im Laboralltag sind Mäuse von diesen Tierspezies am leichtesten zu handhaben, und Infektionen werden zumeist mittels intravenöser, intranasaler oder intraperitonealer Verimpfung induziert. Bei allen drei Infektionswegen wird eine ausgesprochene Bevorzugung der Nieren als Haupt-Infektionsorgan beobachtet. Wir beobachteten bei 40 klinischen Isolaten von A. fumigatus eine vergleichbare Virulenz in der systemischen Infektion im i.v.-Modell. Histopathologische Aufarbeitungen zeigten, dass in allen Fällen auch das Zentralnervensystem betroffen war. Nur unpigmentierte Isolate von A. fumigatus erwiesen sich als deutlich weniger virulent. Histopathologische Aufarbeitungen sind von großem Vorteil, da sie detailierte Informationen über den Infektionsverlauf geben. Die Bestimmung von KBE's (Koloniebildende Einheiten) ist nur von begrenzter Aussagekraft, da nicht zwischen parenchymatösen Infektionsprozessen und Hohlrauminfektionen/–besiedlungen (z.B. im Nierenbecken) unterschieden werden kann. Quantifizierende Methoden zur Messung der Pilzmenge im Gewebe, z.B. mittels Chitin-ELISA, wurden beschrieben und bieten eine Alternative zur alleinigen KBE-Bestimmung im Gewebe.