Studien zur Interaktion des Rinderkokzids Eimeria bovis mit seiner Wirtszelle
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Zusammenfassung
Voraussetzung für hier durchgeführte Untersuchungen, war die Etablierung einer in vitro-Kultur für E. bovis. Die erarbeiteten Kulturen unter Einbeziehung von primären bovinen Endothelzellen (BUVEC, BAEC, BSLEC) sowie bovinen Epithelzellen aus dem Darm (BFGC, BCEC) liessen sich dosiert infizieren und erlaubten die Entwicklung des Parasitens bis zum Abschluss der ersten Merogonie unter Bildung von reifen Makromeronten. Beobachtungen zu sich ablösenden, unreife Meronten lassen auf eine mögliche Verbreitungsstrategie des Parasitens schließen. Die Entwicklung zum Makromeronten entspricht etwa der, die in vivo zu beobachten ist. Die immense Vergrößerung der Wirtszelle (> 250 müm) wird dabei offensichtlich von einer parasiten-induzierten Umgestaltung des Wirtszellzytoskeletts (u. a. Aktinfilamente und Mikrotubuli) getragen. In BFGC-Kulturen konnte zudem gelegentlich die vollständige Entwicklung der Parasiten bis zur Produktion von Oozysten beobachtet werden. In BCEC-Kulturen fand die zweite Merogonie statt. Auf der Oberfläche von Makromeronten-tragenden Wirtszellen wurden erstmalig merozoitenspezifische, immunreaktive Komponenten ab dem Tag 7 p. i. nachgewiesen. Obwohl ihre Rolle bisher noch völlig unklar ist, lassen unsere Daten vermuten, dass diese stadienspezifischen Komponenten aus Mikronemen und Dichte Granula stammen und noch unbekannte Funktionen bei der Entwicklung einer protektiven Immunantwort haben könnten.E. bovis-Sporozoiten besiedeln mit Endothelzellen hochreaktive Wirtszellen, die ein breites Spektrum an pro-inflammatorischen und immunmodulatorischen Molekülen synthetisieren können. Eine erfolgreiche Entwicklung unter diesen Bedingungen setzt hochangepasste Invasions- und Evasionsstrategien von E. bovis voraus. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass E. bovis-Sporozoiten, anders als Merozoitenstadien, über einen alternativen Invasionsmechanismus verfügen, der es ihnen ermöglicht, ohne Ausbildung einer PV durch Zellen zu migrieren. Theoretisch könnte diese Art der Zellinvasion freien E. bovis- Sporozoiten auf ihrer komplexen Wanderung von der mukosalen Oberfläche zu den tiefergelegenen Lymphendothelzellen dienen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass E. bovis-Sporozoiten sowie T. gondii- und N. caninum-Tachyzoiten bis zu 24 h p. i. nach der Zugabe von Kalzium-Ionophor A23187 zum Egress aus der Wirtszelle stimuliert werden können. Jedoch ergaben sich parasitenspezifische Unterschiede in der Freisetzung der Merozoiten aus reifen Meronten nach der Applikation dieses Ionophores. Der Egress aller drei hier verwendeten Kokzidienarten ließ sich nicht durch die Zugabe von Protease-Inhibitor E64 hemmen, wie zuvor bei Plasmodium beschrieben. Die stadienspezifische Fähigkeit zum Egress spielt vermutlich eine wichtige Rolle bei der erfolgreichen Besiedlung von Wirtszellen. Inbesondere scheinen früh eingedrungene Parasiten diese Möglichkeit zu nutzen, um einem adversen intrazellulären Mileu zu entkommen.Die Reaktionen infizierter Endothelzellen als Wirtszelle selbst können unter den Komplex der nicht-adaptativen Immunreaktionen eingestuft werden. In der Zusammenfassung zeigen alle bisherigen Studien am Endothel, dass E. bovis in der frühen Phase der Entwicklung zum Makromeronten im Vergleich mit den rasch proliferierenden Arten T. gondii und N. caninum in einem geringeren Maß befallene Endothelzellen aktiviert, wenn nicht sogar hemmend auf diese Wirtszelle einwirkt. Das Ausmaß der Expression sowohl von Adhäsionsmolekülen (E- und P-Selektin, ICAM-1, VCAM-1) als auch der resultierenden Adhäsion von PMN blieb im Vergleich zu T. gondii und N. caninum schwächer, was insgesamt als Teil einer möglichen Evasionsstrategie gedeutet werden kann. Es ließ sich zudem zeigen, dass E. bovis sowohl die Transkription der entsprechenden Gene als auch die PMN-Adhäsion nach Stimulation mit TNF-alpha negativ beeinflussen kann. Eine Modulation der MHC-Expression im Verlauf der ersten Merogonie in infizierten Endothelzellen, scheint bei dagegen E. bovis im Gegensatz zu anderen Apicomplexa keine Rolle zu spielen. Die Beobachtungen insgesamt deuten darauf hin, dass in E. bovis-infizierten Endothelzellen alle Reaktionen unterbleiben oder allenfalls auf niedrigem Niveau ablaufen, über die das nicht-adaptative Immunsystem aktiviert werden könnte. Damit und in Verbindung mit der hier nachgewiesenen Beeinträchtigung der Apoptosefähigkeit E. bovis-infizierter Zellen über die Induktion anti-apoptotischer Proteine (c-IAP1, c-FLIP) scheinen offensichtlich Voraussetzungen dafür gegeben zu sein, dass sich der Parasit in einem langwierigen Prozess zum Makromeronten entwickeln kann.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2009