Genexpression und –funktion von Tetracapsuloide bryosalmonae

Der Parasit Tetracapsuloides bryosalmonae (Myxozoa, Malacosporea) ruft bei Salmoniden die Proliferative Nierenerkrankung (proliferative kidney disease, PKD) hervor. In früheren Arbeiten konnte gezeigt werden, dass ein europäischer und ein nordamerikanischer Stamm des Parasiten existiert, wobei ersterer an Bachforellen (Salmo trutta) und letzterer an Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) angepasst ist. Zudem konnte gezeigt werden, dass Parasiten des europäischen Stammes keine funktionstüchtigen Sporen in Regenbogenforellen bilden. Ziel dieses Projektvorschlags ist es den genetischen Hintergrund dieses Phänomens in Regenbogenforellen aufzuklären. Dazu werden die Expressionsprofile von T. bryosalmonae infizierten Bachforellen und Regenbogenforellen verglichen. Des Weiteren werden erstmalig Daten zur genetischen Regulation der Entwicklung von T. bryosalmonae im Fisch und zur Immunantwort des Fischwirts gegen den Parasiten gesammelt. Dazu sollen im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts im Labor aufgezogene Bach- und Regenbogenforellen unter laborkontrollierten Bedingungen mit T. bryosalmonae Sporen aus dem Laborzyklus des Parasiten infiziert werden. Der Verlauf der Infektion wird mittels histologischer Untersuchungen überwacht, um den geeigneten Zeitpunkt zu Beginn der Sporogenese für die genetische Untersuchung festzustellen. Mittels suppressiver subtraktiver Hybridisierung (SSH) sollen Unterschiede in der Genexpression von nicht infizierten und infizierten Bachforellen und von infizierten Bach- und Regenbogenforellen untersucht werden. Ersteres dient sowohl der Detektion von Transkripten, die für die normale Entwicklung des Parasiten notwendig sind, als auch von Genen die für die Immunantwort der Fische Bedeutung haben. Beim Vergleich von Bach- und Regenbogenforellen sollen wiederum Gene von Parasit oder Wirt ermittelt werden, die für die unvollständige Entwicklung des europäischen Parasiten in Regenbogenforellen verantwortlich sind. Zusätzliche ultrastrukturelle Untersuchungen des infizierten Fischgewebes sollen dazu dienen die genetischen Effekte mit morphologischen Veränderungen der parasitären Entwicklungsstadien zu verknüpfen. Gene mit unterschiedlichem Expressionsmuster werden weiterführend mit quantitativer real-time-PCR (q-PCR) zu verschiedenen Infektionszeitpunkten analysiert und die vollständigen Leseraster mittels 5`/3` RACE PCR ermittelt. Bisher liegen noch keinerlei Informationen zu Genexpression und -Funktion des Parasiten vor. Daher wird das vorgeschlagene Projekt erste Erkenntnisse zu diesem Gebiet liefern und helfen zu erklären, warum sich der Parasit in verschiedenen empfänglichen Fischarten unterschiedlich entwickelt.

Tetracapsuloides bryosalmonae ist ein rätselhaftes myxozoan Parasiten, die proliferative Nierenkrankheit in Salmoniden in Europa und Nordamerika verursacht. Eine Infektion mit T. bryosalmonae induziert eine granulomatöse zelluläre Reaktion im interstitiellen Gewebe, die Schwellung der Milz und Niere führt. In Europa Sporen von Die Sporen von T. bryosalmonae entwickeln sich in den Nieren der infizierten Bachforelle Salmo trutta und bilden reifen Sporen, die über den Urin freigesetzt werden und die Süßwasserbryozoen Frederic Sultana infizieren. Wir waren daran interessiert die Wirtsgene, die für die normale Entwicklung der Sporogenese des Europäischen Stammes von T. bryosalmonae in den Bachforellen, aber nicht in der Regenbogenforelle verantwortlich sind. Für diese Studie wurden Bachforellen und Regenbogenforellen experimentell mit dem europäischen Stamm von T. bryosalmonae infiziert und die Nieren der beiden Arten zu verschiedenen Zeitpunkten der Infektion entnommen. Die Übertragung bzw. Infektiosität der ausgeschiedenen T. bryosalmonae Sporen von beiden infizierten Fischarten zu Bryozoen Kolonien von F. Sultaninen wurde beobachtet. Die Physikalischen Parametern (Körperlänge und Gewicht), die Zahl der Parasitenstadien und Parasitenbelastung wurden untersucht und analysiert. Die Transkriptomen der Nieren beider infizierten Fischarten wurden anhand von Nierenproben aus beiden Fischarten mit subtraktive Hybridisierung verglichen und unterschiedlich exprimierten Transkripte identifiziert und durch quantitative Real time-PCR validiert. Die Ergebnisse dieses Projekts haben gezeigt, dass der Parasit erfolgreich aus infizierten Bachforellen an den Moostierchen (Bryozoen) weitergegeben wird und diese infiziert, aber nicht aus infizierten Regenbogenforellen. Die Infektion mit T. bryosalmonae beeinflusst die Körperlänge und das Gewicht der Regenbogenforellen, aber nicht die Bachforellen. Die Parasitenbelastung war bei infizierten Bachforellen und Regenbogenforellen ähnlich. Hohe Anzahl von intraluminalen sporogonic Stadien der Parasiten wurde in den Nierentubuli von Bachforellen nachgewiesen, aber gar keine in denen der Regenbogenforelle. Außerdem wurden neue Transkripte in den Nieren von beiden Fischarten und ihre unterschiedliche Expressionsspiegel zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Parasitenentwicklung untersucht. Unterschiedlich exprimierten Wirtsentzündungshemmenden Faktoren, humorale Immun- und endocytischen Antworten, Signaltransduktion Aktivitäten, Zellproliferation und Zellwachstumsprozesse haben einen hemmenden Einfluss auf die Weiterentwicklung der sporogonischen Phase des europäischen Stamm von T. bryosalmonae in Regenbogenforellen, aber nicht in den Bachforellen. Das Projekt bot grundlegende Informationen für das Verständnis der Forellenreaktion und die Modulation der Kandidatengene während der Entwicklung von T. bryosalmonae in beiden Fischarten.