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Veränderung der Spectrinkonzentration in von Eimeria bovis infizierten Endothelzellen

Changes of spectrin concentration in by Eimeria bovis infected endothelial cells

Stowasser, Michael


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-91033
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/9103/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Bioochemie, Institut für Parasitologie
Fachgebiet: Medizin fachübergreifend
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.11.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 04.12.2012
Kurzfassung auf Deutsch: In dieser Arbeit wurde das Spectrin des Zytoskeletts von bovinen Endothelzellen nach Infektion mit dem Rinderkokzid Eimeria bovis mittels Laserkonfokalmikroskopie unter Verwendung eines spezifischen Antikörpers vom Kaninchen gegen alpha/beta-Spectrin näher untersucht.
Im Verlauf der Infektion konnte eine deutliche Zunahme der gesamten zellulären Spectrinkonzentration nachgewiesen werden. Ein leichter Anstieg der Spectrinkonzentration fand sich vom 8. auf den 15. Tag post infectionem (p. i.), ein deutlicher Anstieg, parallel zur deutlichen Größenzunahme des Makroschizonten, vom 15. auf den 20. Tag p. i.. Ein Großteil der Spectrinmoleküle fand sich dabei innerhalb der parasitophoren Vakuole (PV). Hierbei könnte es sich um ein in dieser Arbeit erstmals nachgewiesenes, zumindest alpha-Spectrin-ähnliches, parasitenspezifisches Protein handeln.
Während der In-vitro-Untersuchung fiel auf, dass E. bovis-Schizonten und –Merozoiten ebenfalls eine Fluoreszenz aufwiesen. Eine direkte oder unspezifische Reaktion des Farbstoffes mit einem anderen Parasiten- oder Wirtszellprotein konnte durch ergänzende Untersuchungen ausgeschlossen werden. Damit konnte eine E. bovis-spezifische alpha-Spectrinisoform charakterisiert werden. Die Veränderungen des spectrinhaltigen Zytoskeletts der endothelialen Wirtszelle waren im Vergleich zur Zunahme des Spectrins der Parasiten nur gering und mit der Konfokalmikroskopie aufgrund der eingeschränkten Auflösung nicht voneinander zu trennen. Da sich in der Konfokalmikroskopie viel angefärbtes Spectrin im Bereich der PV und der Parasiten fand, muss davon ausgegangen werden, dass der Großteil des gemessenen Spectrins insbesondere in den späten Infektionsstadien vom Parasiten stammt.
Es fanden sich zudem Hinweise, dass E. bovis zum Egress aus der Wirtszelle eine lokale Lyse des Spectrinzytoskeletts bewirken könnte. Am 20. Tag p. i. waren lokale Unterbrechungen des Spectrinzytoskeletts der Wirtszelle und der PV zu beobachten, und es kam zu einem gerichteten Merozoiten-I-Egress aus den befallenen Wirtszellen. Dabei blieb das übrige Spectrinzytoskelett intakt. Eine vollständige oder ungezielte Zerstörung der Wirtszelle im Sinne eines Platzens fand nicht statt. Die genauen Mechanismen, die der Parasit zur lokalen Lyse einsetzt, blieben in der vorliegenden Studie ungeklärt. Hierzu sind weitere Untersuchungen erforderlich.
E. bovis ist verwandt mit humanpathogenen apikomplexen Parasiten wie z. B. Toxoplasma gondii und Cryptosporidium parvum. Aus diesem Grund könnten die hier verwendeten Systeme auch als Modell für weitere Forschungen an diesen zoonotisch relevanten Parasiten dienen.
Kurzfassung auf Englisch: In the current study the spectrin content as part of the cytoskeleton of bovine endothelial cells was examined after infection with the bovine coccidian parasite Eimeria bovis by the use of laser confocal microscopy.
In the course of the intracellular development of E. bovis the cellular content of spectrin in infected host cells increased significantly when compared to non-infected controls. A first slight increase was found starting 8 - 15 days post infection (p. i), which coincides with the onset of parasite multiplication and enlargement of infected host cells. A further spectrin increase occurred with the maturation of E. bovis-macroschizonts from 15 - 20 days p. i.. The highest concentration of spectrin molecules was observed within the parasitophorus vacuole (PV), whereas changes of the spectrin content of the host cell itself were comparatively low. Correspondingly, specific binding of the anti-spectrin antibody was also observed within the schizont and the merozoits I. Thus it could be shown for the first time that E. bovis synthesizes a molecule at least partially identical to alpha spectrin. The occurrence of this material within the PV suggests it is released by the parasite into its environment. Otherwise, the presence of these spectrin-related components in E. bovis merozoite stages and schizonts interferes with an exact mesurement of host cell spectrin content and its potentially parasite induced modulation.
However, host cell cytoskeleton spectrin seems to be involved at least in the merozoite egress from the host cell after final maturation of the schizont around day 20 p.i.. There occurred a small, focal rupture of the host cell spectrin layer, possibly facilitating the egress of merozoites from the infected cells. Prior to this rupture the egress of merozoites was limited. The residual portion of the spectrin cytoskeleton remained intact. Whether the parasite E. bovis actively induced this local lysis remains unclear. Further research related to the topic of egress mechanism of intracellular apicomplexan parasites from infected host cells are needed.
Other obligate intracellular parasites closely related to E. bovis, such as the zoonotic relevant species Toxoplasma gondii and Cryptosporidium parvum, might have evolved similar strategies to survive within infected host cells. Thus, the E. bovis – endothelial cell system employed in the present study could serve as a model system also for these parasites.
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