Rolle der SOCS Proteine in der Drehkrankheit der Salmoniden

Inhalt des Forschungs-Projekts: Myxobolus cerebralis, ein Vertreter der Myxosporea, ist der Erreger der Drehkrankheit (DK) der Salmoniden. Diese Erkrankung tritt hauptsächlich bei den Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) auf und führt aufgrund hoher Mortalitäten sowohl in den offenen Gewässern als auch in der Teichwirtschaft zu erheblichen ökologischen und wirtschaftlichen Verlusten. Die Regenbogenforellen (RBF) sind wesentlich empfänglicher für die DK als die Bachforellen (BF) (Salmo trutta). Hypothese: Die Immunantwort der BF stimuliert eine Reihe von Regulationsmechanismen um überschießende Immunreaktionen und die dadurch entstehenden Gewebeschäden zu verhindern. Der JAK/STAT-Signalweg ist von grundlegender Bedeutung für die zellulären Signalwege und integriert mehrere verschiedene Signalübertragungsarten als Antwort auf extrazelluläre Stimuli. Die suppressor of cytokine signaling (SOCS) Proteine sind der Schlüssel bei der Hemmung der durch Zytokine ausgelösten Signalübertragung über den JAK/STAT Signalweg, allerdings ist ihre Rolle bei der Modulation der Immunantwort als Antwort auf die DK vollständig unbekannt. Methoden: Im vorliegenden Projekt werden die Bedeutung der SOCS bei Infektionen mit M. cerebralis sowie bei Resistenzen gegen den Erreger untersucht. Aus mehreren Studien geht hervor, dass die Beteiligung des Interferonsystems eine gemeinsame Verbindung bezüglich der Reaktion auf eine Infektion mit M. cerebralis darstellt. Um diesen Aspekt zu untersuchen werden die Parasitenmenge und die Expression von SOCS-Genen in verschiedenen Geweben (Schwanzflosse, Milz, Kopfniere) sowie in Leukozytenpopulationen (B- und T-Zellen, myeloide Zellen), die aus den beprobten Geweben gewonnen werden, zu verschiedenen Zeitpunkten nach Infektion mit M. cerebralis verglichen. Neue und bedeutende Aspekte des Projekts: Dieses Projekt soll zeigen inwieweit RBF und BF auf transkriptioneller Ebene im frühen Stadium einer Infektion reagieren. Die Veränderung der mRNA von SOCS-Genen nach Infektion wird mithilfe von Real-Time PCR zusammen mit mehreren Upstream-Regulatoren und Genen, die bei der Immunantwort reguliert werden (u.a. STAT1, STAT3, , IFN-, IFN1, IL6, IL-1ß, IL-10, TGF-ß, Arginase-2. iNOS), untersucht. Die Ergebnisse sollen Hinweise zur Rolle von SOCS in die Aktivierung der angeborenen Immunität bei RBF und BF erbringen. Sie werden dazu beitragen, die Mechanismen aufzuklären, die für die unterschiedlichen Resistenzen gegen M. cerebralis verantwortlich sind. Schlüsselworte: SOCS, JAK/STAT/SOCS-Signalweg, Myxobolus cerebralis, Resistenzmechanismen, Regenbogenforellen, Bachforellen Running Title: Rolle der SOCS Proteine in der Drehkrankheit der Salmoniden

Die Drehkrankheit ist eine ökologisch und ökonomisch wichtige Krankheit der Salmoniden, die durch den Myxozoen-parasiten Myxobolus cerebralis verursacht wird. Es gibt Unterschiede inderKrankheitsempfänglichkeitzwischen denbeiden Regenbogenforellenstämmen (Oncorhynchus mykiss), dem Hofer-Stamm (HO) und dem Amerikanischen Trout Lodge-Stamm (TL) sowie zwischen Regenbogenforellen und Bachforellen (Salmo trutta), dem ursprünglichen Wirt von M. cerebralis. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Rolle des Suppressors der Cytokin-Signal (SOCS) -Proteine SOCS1 und SOCS3 bei der unterschiedlichen Empfänglichkeit für die Drehkrankheit bei Regenbogenforellen und Bachforellen zu untersuchen. Es wurden Fischproben entnommen, um die Transkriptionsantwort von SOCS-Genen auf M. cerebralis-Infektionen zusammen mit der von mehreren vorgeschalteten Regulatoren und Immunantwortgenen in verschiedenen Geweben (Schwanzflosse (CF), Milz (SP) und Kopfniere (HK)) und die Leukozyten- populationen (B- und T-Zellen, myeloide Zellen) zu untersuchen. Zum ersten Mal wurde eine Durchflusszytometrieanalyse mit Leukozyten durchgeführt, die aus den Flossen des Fisches extrahiert wurden, um die richtige Analyse der Zellzusammensetzung unter einer parasitären Infektion zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass M. cerebralis den Leukozyten verhalten bzw. Tätigkeit in Regenbogenforellen stimuliert. Es wurde eine lokale Entzündungsreaktion beobachtet, die durch myeloide Zellen in TL vermittelt und mit der in CF quantifizierter Parasitenlast korrelierte. In HO steuern T-Lymphozyten wahrscheinlich die Immunantwort und vermitteln Resistenz gegen M. cerebralis. Resistente Fische zeigen anscheinend eine moderatere, T-Lymphozyten-vermittelte Immunantwort, die zu ihrer Resistenz beitragen kann. M. cerebralis induzierte die Expression von SOCS 1, dem IL-6- abhängigen SOCS 3, dem entzündungshemmenden Zytokin IL-10 und dem Treg- assoziierten Transkriptionsfaktor FOXP 3 in TL-Fischen zu mehreren Zeitpunkten, was wahrscheinlich eine eingeschränkte STAT 1- und STAT 3-Aktivität verursachte sowie das Th17 / Treg17-Gleichgewicht beeinflusste. Umgekehrt war bei HO-Fischen die Expression von SOCS 1 und SOCS 3 eingeschränkt, während die Expression von STAT 1 und IL-23- vermitteltem STAT 3 induziert wurde, was möglicherweise kontrollierte Immunantworten ermöglichte, die Parasiten-Zerstörung beschleunigte und die Resistenz erhöhte. Ähnlich wie HO reduzierten Bachforellen die Parasitenbelastung und zeigten wirksame Immunantworten, wahrscheinlich indem sie entzündungsfördernde und entzündungshemmende Zytokine im Gleichgewicht hielten und gleichzeitig eine effiziente Th17-vermittelte Immunität stimulierten. Dieses Projekt erweitert das Wissen über die Immunantwort von Salmoniden auf M. cerebralis und hilft uns, die zugrundeliegenden Mechanismen der WD-Resistenz zu verstehen.