Identifizierung und Charakterisierung differentiell exprimierter Gene in Hämocyten Schistosoma mansoni-resistenter und -suszeptibler Zwischenwirtschnecken Biomphalaria glabrata

Süßwasserschnecken der Gattung Biomphalaria dienen Schistosoma mansoni zur Aufrechterhaltung ihres Lebenszyklus als Zwischenwirt. Die Effizienz des Immunsystems der Schnecken spielt eine Schlüsselrolle im Überleben bzw. im Abtöten der Parasiten. Dringen Schistosomenlarven in resistente Schnecken ein, werden diese von den Abwehrzellen des Zwischenwirtes, den Hämocyten, eingekapselt und innerhalb von 48 Stunden zerstört. Im Gegensatz dazu findet in suszeptiblen Schnecken keine Abwehrreaktion gegenüber dem Parasiten statt. Es scheint, dass Schistosomen das Potenzial besitzen, das Abwehrsystem dieser Zwischenwirte zu modulieren und es zu beeinflussen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Unterschiede in der Genexpression sowohl in Hämocyten von Schistosomen-suszeptiblen und -resistenten Biomphalarien, als auch in Abwehrzellen von infizierten und nichtinfizierten Schnecken aufzuzeigen. Mit Hilfe der Methoden der Differential Display RT-PCR und des Single Strand Conformation Polymophismus (SSCP) konnten insgesamt 112 differentiell exprimierte DNA-Transkripte detektiert und analysiert werden. Die meisten der untersuchten Fragmente (85%) zeigten keine Homologien zu bekannten Sequenzen und wurden deshalb als neue Genabschnitte in die Datenbank eingegeben. 14 der analysierten DNA-Transkripte weisen Homologien zu Genen bzw. Proteinen auf, denen unter anderem Funktionen bei der Signaltransduktion (Serin/Threonin Kinase), bei Abwehrreaktionen (Fibrinogen verwandte Proteine-FREPs, SNF7/VPS-Proteine, Ribosomales Protein L29), im Zellzyklus (Polo-like Kinase, Septin, Glutamin-Phosphoribosylpyrophosphat-Amidotransferase) oder beim Gene-silencing (Methyl-CpG-bindendes Protein) zukommen. Durch Parasiteninfektion induzierte Veränderungen in der Genexpression der Hämocyten konnten in beiden Schneckenphänotypen dokumentiert werden. Qualitative Unterschiede traten vor allem in resistenten Biomphalarien auf, während bei den suszeptiblen Schnecken überwiegend quantitative Veränderungen in der Genexpression festgestellt werden konnten. Ferner wurde beobachtet, dass während des Verlaufs einer Parasiteninfektion in den Hämocyten der resistenten Schnecken mehr Genabschnitte herunter- als hochreguliert werden. Im Gegensatz dazu werden in den Abwehrzellen der suszeptiblen Schnecken mehr Gene hoch- als herunterreguliert. Zur Abwehr von Parasiten werden in den Hämocyten Sauerstoffmetabolite (ROS) generiert, wobei dem Wasserstoffperoxid (H2O2) hinsichtlich des Killings eine entscheidende Rolle zufällt. Für den Auf- und Abbau von H2O2 sind die antioxidativen Enzyme Superoxid-Dismutase (SOD) und Catalase (CAT) verantwortlich. Mit Hilfe der OneStep RT-PCR konnte die Expression dieser Enzyme sowohl in den Hämocyten der resistenten als auch in denen der suszeptiblen Biomphalarien nachgewiesen werden. Während der Infektion mit Schistosoma mansoni zeigte sich, dass die SOD-Expression in den resistenten Biomphalarien zu einem früheren Zeitpunkt einsetzt als in den Hämocyten der empfänglichen Schnecken. H2O2 wird schneller produziert, wodurch die Abwehreaktion auch früher einsetzen kann. Bei der Untersuchung der Catalase-Expression konnte beobachtet werden, dass H2O2 in den Abwehrzellen der R-Schnecken im Verlauf der Infektion nur sehr langsam wieder degeneriert wird, während dies dagegen in den empfänglichen Biomphalarien von Anbeginn der Infektion in hohem Maße geschieht. Möglicherweise ist dadurch die H2O2-Konzentration stets zu gering, um eine erfolgreiche Abwehr gegenüber den Schistosomen auszuüben.

Author

• Schneider, Oliver

Identifier

hdl:10900/48531

OAI record oai:identifier

https://publikationen.uni-tuebingen.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=mets&identifier=oai%3Apublikationen.uni-tuebingen.de%3A10900%2F48531