Untersuchungen zu metastrongyloiden Lungenwürmern im obligatorischen gastropoden Zwischenwirt - Epidemiologie, Organtropismus und Immunologie

Abstract

Metastrongyloide Lungenwurminfektionen gehören zu den in der Praxis vernachlässigten Parasitosen, obwohl sie eine Vielzahl an Symptomen verursachen und zum Tod des Tieres führen können. Besonders A. vasorum, ein Parasit, der zu schweren kardiovaskulären Erkrankungen führen kann, breitet sich in den letzten Jahren geografisch aus und die Endemiegebiete nehmen zu. Außerdem wurde kürzlich über die Präsenz des zoonotischen Lungenwurms A. cantonensis auf dem europäischen Festland berichtet. Aus diesen Gründen sollte das Bewusstsein für diese Parasitosen geschärft werden. Aktuelle Studien über das Vorkommen metastrongyloider Lungenwurminfektionen in Endwirten legen nahe, dass in Deutschland mehrere hyperendemische Foki, sogenannte „Hotspots“ existieren und entsprechend das Infektionsrisiko für Endwirte in diesen Gebieten erhöht ist. Jedoch liegen bisher wenige Studien über die Prävalenz der Lungenwürmer in den gastropoden Zwischenwirten vor. Weiterhin unbekannt ist zudem die Populationsdynamik der Lungenwürmer in den Schnecken über eine Spanne von mehreren Jahren sowie den Jahreszeiten in einem Jahr. Aus diesem Grund wurde ein bestehender Hotspot in Obrigheim (Baden-Württemberg) vier Jahre nach Erstuntersuchung erneut analysiert, um diese Wissenslücken zu überbrücken. Eine Gesamtzahl von 533 Schnecken wurde in allen vier Jahreszeiten gesammelt, künstlich verdaut und auf die Präsenz von metastrongyloiden Lungenwürmern untersucht. Die Prävalenz variierte stark zwischen den Jahreszeiten. Die höchste Prävalenz wurde im Sommer mit 27,46 % (59/215) festgestellt. Im Herbst sank die Prävalenz auf 10,00 % (16/160) und erreichte im Winter mit 5,65 % und Frühling mit 1,47 % ihren niedrigsten Wert. Auch die Prävalenzen der verschiedenen Lungenwürmer unterschieden sich. A. vasorum wurde in 12,01 % (64/533), Crenosoma sp. in 0,94 % (5/533) und Ae abstrusus in 0,38 % (2/533) der Schnecken identifiziert. Während diese Ergebnisse deutlich unter jenen des Jahres 2018 liegen, konnte der hyperendemische Fokus in Obrigheim dennoch bestätigt sowie die Populationsdynamik der Lungenwürmer in den Schnecken im Jahreszeitenverlauf dargestellt werden. Über das Verhalten der Lungenwurmlarven im obligatorischen gastropoden Zwischenwirt ist bisher wenig bekannt. Aus diesem Grund wurde die Migration dieser Larven im Modellorganismus L. fulica näher untersucht. Dazu wurden 26 erwachsene L. fulica mit A. vasorum-L1 infiziert, zu unterschiedlichen Zeitpunkten euthanasiert, die Organe separiert und im Anschluss künstlich verdaut. Diese wurden auf die Präsenz und das Stadium der Lungenwurmlarven untersucht. Im Rahmen dieser Studie konnte L. fulica als Zwischenwirt von A. vasorum erneut bestätigt werden. Bis zu 49,7 % der Larven konnten in der Schnecke wieder aufgefunden werden. Der Infektionserfolg variierte drastisch zwischen den einzelnen Schnecken, wobei sich Prädilektionsstellen für die Ansiedlung der Lungenwurmlarven feststellen ließen. So konnte ein Organtropismus für die Lunge und den Fuß der Schnecke festgestellt werden, während der Reproduktionstrakt und die Albumindrüse selten ein Ziel für die wandernden Larven waren. In zusätzlich angefertigten histologischen Schnitten infizierter Organe ließ sich eine Reaktion der gastropoden Hämozyten auf die eingedrungenen Lungenwurmlarven in Form einer Einkapselung nachweisen. Besonders über die Migration kurze Zeit nach der Infektion sowie die Wege, die die Lungenwurmlarven im Körper der Schnecke nehmen, ist bisher wenig bekannt. Aus diesem Grund wurden lebende A. vasorum- und C. striatum-L1 aus Kot isoliert und mithilfe des radioaktiven Tracers 18F-FDG markiert. Die ideale Inkubationszeit betrug 30 min, danach nahmen die Larven kein 18F-FDG mehr auf. Die durchschnittliche Aktivität pro Larve betrug dabei 0,33 (0,103) KBq. Im Anschluss wurden die radioaktiv markierten Larven L. fulica injiziert oder oral gefüttert. PET/CT-Scans wurden zu unterschiedlichen Zeiten nach der Infektion durchgeführt, um die frühen Wanderstrecken sowie den Organtropismus der Larven darzustellen. Die Larven migrierten von der Stelle der Infektion zu weiteren, in vivo nicht näher zu bestimmenden Organen. Noch immer ist wenig bekannt über die Reaktionen des gastropoden Immunsystems auf Infektionen mit metastrongyloiden Lungenwürmern. In dieser Studie beabsichtigten wir, die Hämozyten von L. fulica, die als Effektorzellen des angeborenen Immunsystems dienen, A. vasorum-L1 sowie löslichem Antigen von A. vasorum (AvAg) auszusetzen. Die Hämozyten wurden durch Herzpunktion aus der Hämolymphe isoliert und mit einem Antikoagulanz vermischt. Im Anschluss wurden die Zellen via 3D-holotomographischer Mikroskopie, Durchflusszytometrie sowie REM auf ihre Reaktionen auf die L1 oder das AvAg untersucht. So wurde in der Durchflusszytometrie eine zeitabhängige Produktion von ROS nachgewiesen. Durch das REM-Verfahren und die 3D-holotomographische Mikroskopie wurde die Aktivierung der Hämozyten dargestellt, was sich zeigte durch die Ausbildung von Pseudopodien, Filopodien und die Produktion von Vesikeln. Zudem ließen sich im REM-Verfahren die mögliche Bildung von InEPT nachweisen. Die vorliegende Arbeit erweitert den Kenntnisstand zu der Epidemiologie sowie zum Organtropismus metastrongyloider Lungenwürmer im gastropoden Zwischenwirt. Zusätzlich konnte das Verständnis der Reaktionen des gastropoden Immunsystems auf eindringende metastrongyloide Lungenwürmer verbessert werden. Gleichzeitig unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen, insbesondere im Hinblick auf potenzielle Unterschiede verschiedener Lungenwurmspezies in ihrer Interaktion mit dem gastropoden Zwischenwirt.