Molekulare Phylogenie der Malariaerreger (Haemosporida) unter besonderer Berücksichtigung des Vogelmalariaerregers <i>Plasmodium (Haemamoeba) cathemerium</i>, sowie Untersuchungen zum Vorkommen der Vogelmalaria in Deutschland

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte erstmals mit Hilfe molekularbiologischer Methoden ein Einblick in die Infektionsprävalenz einheimischer Vögel mit Malariaerregern und das vorhandene Erregerspektrum gewonnen werden. Hierzu wurden Blutproben von 94 Tannenmeisen (<i>Parus ater</i>) und 214 Trauerschnäpper (Ficedula hypoleuca) aus den niedersächsischen Gemeinden Bahrdorf und Lingen sowie von 56 Kohlmeisen (<i>Parus major</i>) aus Bahrdorf auf eine Infektion mit Malariaerregern untersucht. Von den insgesamt 369 Vögeln wurden mittels einer Parasiten-spezifischen PCR 76 Individuen (20,6 %) positiv getestet. Insgesamt waren 19,1 % der Tannenmeisen (18/94), 6,8 % der Trauerschnäpper (15/219) und 76,8 % der Kohlmeisen (43/56) infiziert. In Bahrdorf waren 37,7 % und in Lingen 8,8 % der Vögel positiv. Die Tannenmeisen in Bahrdorf wiesen eine dreimal so hohe Infektionsprävalenz auf wie in Lingen (36 % im Vergleich zu 13 %), während die Trauerschnäpper in beiden Orten zu etwa gleichen Prozentsätzen infiziert waren (6,9 % bzw. 6,8 %).<br /> Zur Ermittlung des Erregerspektrums wurde aus den 76 positiven Proben ein Teil des parasitären Cytochrom b-Gens amplifiziert und anschließend sequenziert. In verschiedenen Häufigkeiten (ein- bis 30mal) konnten insgesamt 13 DNA-Sequenzen festgestellt werden, die sich in 2,9 bis 8,5 % (entsprechend 13 bis 45 Nukleotide) voneinander unterschieden. Bei den Tannenmeisen wurden drei, bei den Kohlmeisen vier und bei den Trauerschnäppern zehn verschiedene DNA-Sequenzen gefunden. Aufgrund von Übereinstimmungen zwischen 98 und 100 % mit in der GenBank hinterlegten Einträgen konnten 11 Sequenzen der Gattung <i>Plasmodium</i> und zwei Sequenzen der Gattung Haemoproteus zugewiesen werden. Als einzige definierte Erregerspezies konnte Haemoproteus majoris bei 17 Kohlmeisen identifiziert werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Vogelmalaria in Deutschland offenbar kein selten vorkommendes Ereignis ist und zahlreiche Erregerspezies vertreten sind, wenn man davon ausgeht, dass jede DNA-Sequenz für eine separate Spezies steht.<br /> Ein zweiter Aspekt der Arbeit war es, mit Hilfe phylogenetischer Stammbaumrekonstruktionen auf der Basis von DNA-Sequenzinformationen neue Erkenntnisse über die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen <i>P. falciparum</i> und den Vogelmalariaerregern zu erhalten. Die Analyse wurde anhand des Kern-kodierten Gens für die 18 SSU rRNA, des mitochondrial kodierten Gens für Cytochrom b (cyt b) und des Apicoplast-kodierten Gens für caseinolytische Protease C (ClpC) vorgenommen. Sie schloss neu ermittelte DNA-Sequenzen für verschiedene Malariaparasiten ein: von <i>P. cathemerium</i> wurden das cyt b-Gen, das rRNA-Gen und das ClpC-Gen amplifiziert und sequenziert. Von diesem früher in der Medikamentenforschung häufig verwendeten Vogelmalariaerreger lagen bisher keinerlei Sequenzdaten vor. Weiterhin wurden die Sequenzen des ClpC-Gens der beiden Nagermalariaparasiten <i>P. chabaudi</i> und <i>P. y. yoelii</i> sowie des menschlichen Malariaparasiten <i>P. ovale</i> ermittelt. Von <i>P. chabaudi</i> wurde zusätzlich das 18 SSU rRNA-Gen sequenziert. Unter Verwendung aktueller Computerprogramme (PAUP, Modeltest, MrBayes, PHASE) zur Erstellung der wahrscheinlichsten Stammbäume und unter Berücksichtigung aller in der GenBank vorliegenden DNA-Sequenzen von Malariaerregern, die mindestens zwei Drittel des vollständigen Gens umfassten, konnte gezeigt werden, dass mit der zur Zeit vorhandenen Datenmenge für das ClpC- und das 18 SSU rRNA-Gen keine Aussage über die Abstammung von <i>P. falciparum</i> gemacht werden kann. Lediglich die Analyse des cyt b-Gens brachte einen schwachen Hinweis auf eine mögliche Monophylie der Säugetiererregerspezies, innerhalb derer <i>P. falciparum</i> mit <i>P. reichenowi</i> eine Gruppe bildeten. Dies würde also der Hypothese einer Abstammung von <i>P. falciparum</i> von Vogelmalariaerregern widersprechen.<br /> Die Ergebnisse wurden ausführlich im Kontext einer kritischen Auseinandersetzung mit früher entstandenen Studien zur Phylogenie der Malariaerreger diskutiert, die zu verschiedenen Resultaten kamen. Ursache hierfür sind v.A. sehr unterschiedliche Berechnungsgrundlagen: Anzahl der berücksichtigten Spezies, Auswahl und Länge der verwendeten Gensequenzen, Festsetzung der Außengruppe(n) und Verwendung von Computerprogrammen, die nicht mehr den heutigen Standards entsprechen.