Malaria und andere Hämosporidiosen bei Wildvögeln

Aviäre Hämosporidien sind Blutparasiten von Vögeln, die durch unterschiedliche Arthropodenvektoren übertragen werden. Man unterscheidet 3 Gattungen, Plasmodium, Haemoproteus und Leucocytozoon mit jeweils zahlreichen Arten. Sie kommen - mit Ausnahme circumpolarer Regionen - weltweit vor und infizieren einen hohen Prozentsatz aller Wildvögel. Lange Zeit ging man davon aus, dass Koevolution von Wirten und Parasiten in einer perfekten Adaptation resultiert, wodurch die betroffenen Vögel nicht krank werden. Werden hingegen Vögel aus kalten Klimazonen in wärmere Gefilde verbracht, dann resultiert die Infektion häufig in schweren Erkrankungen und auch Todesfällen. Nun mehren sich Indizien dafür, dass auch Wildvogelarten aus den natürlichen Verbreitungsräumen der Hämosporidien wesentlich häufiger schwer erkranken und auch sterben können als bislang angenommen. Wir vermuten, dass aviäre Hämosporidiosen (Inklusive Vogelmalaria) stark unterschätzte Ursachen von schweren Erkrankungen und Todesfällen bei Wildvögeln sind. Es besteht ein Mangel umfassender Studien zu Todesursachen bei Wildvögeln und es fehlen geeignete Methoden, die Parasiten im Gewebe toter Vögel unterschiedlichen Genera, Subgenera oder Arten zuzuordnen. Wir nehmen auch an, dass ein größeres Spektrum an Hämosporidienarten als bisher bekannt eine hohe Virulenz sowohl für Wildvögel als auch für Käfig- und Volierenvögel hat. Die diesbezüglichen Daten sind deshalb lückenhaft, weil die Gewebsstadien der Hämosporidien morphologisch ähnlich sind und derzeit keine Methoden zur Bestimmung der Parasitenarten in Gewebeproben, insbesondere auch bei Fällen von Mischinfektionen, verfügbar sind. Wir planen, diese Ideen durch Visualisierung definierter Hämosporidiengenera und -arten in Gewebeproben zu testen. Dies wird mit Hilfe einer in situ Hybridisierung unter Verwendung von Gensonden gegen ribosomale RNA angestrebt. Die Sequenzen des rRNA Gens sind allerdings bei Hämosporidien weitgehend unbekannt und müssen erst durch geeignete Amplifikations- und Sequenzierungsverfahren an eindeutig spezifizierten Referenzproben ermittelt werden.

Aviäre Hämosporidien der drei Gattungen Plasmodium, Haemoproteus und Leucocytozoon sind nahezu weltweit verbreitet und befallen zahlreiche Vogelarten. Während in früheren Studien der Schwerpunkt auf ökologischen, evolutionären und taxonomischen Aspekten dieser Infektionen lag, war es unser Ziel, durch diese Parasiten verursachte Krankheiten und Todesfälle bei Wildvögeln in den Vordergrund zu stellen. Krankheiten bei Vögeln werden überwiegend durch Gewebestadien der Parasiten induziert, die mit morphologischen Methoden nicht unterschieden werden können. PCR-Assays und anschließende Sequenzanalysen führten zu signifikanten Fortschritten beim molekularen Barcoding der Parasiten und identifizierten mehr als 3500 einzelne Lineages. Aufgrund häufig auftretender Mischinfektionen erlaubt es diese Technik jedoch nicht, die Identität eines spezifischen Parasiten, der für Gewebeläsionen verantwortlich ist, zuverlässig festzustellen. Daher war ein Verfahren, das es ermöglicht, Gewebestadien auf Gattungs- oder Artenebene spezifisch zu identifizieren, von hoher Wichtigkeit. Aufbauend auf unseren Erfahrungen mit der in situ Hybridisierung und dem erfolgreichen Design einer Oligonukleotidsonde zur Markierung von Parasiten der Gattung Plasmodium generierten und testeten wir erfolgreich Sonden zur Identifizierung der Gattungen Haemoproteus und Leucocytozoon. Dies war keine einfache Aufgabe, da die Gensequenzen der ribosomalen RNA dieser Parasiten unbekannt waren und kloniert und sequenziert werden mussten. Vergleichbar mit Plasmodium-Arten, die Malaria beim Menschen verursachen, wurden in Vertretern aller drei Hämosporidien-Gattungen mehrere unterschiedliche Varianten von rRNA-Genen identifiziert. Basierend auf diesen Sequenzen konnten robuste und spezifische Sonden entworfen werden, die erfolgreich zur Identifizierung verschiedener Arten von Blut- und Gewebestadien verwendet wurden. Zusätzlich wurden mehrere speziesspezifische Sonden hergestellt. Mit Hilfe dieser Sonden konnte festgestellt werden, dass zwei in Amseln häufig vorkommende Plasmodium-Arten, Plasmodium vaughani und P. matutinum, für diese Vögel von unterschiedlicher Virulenz waren. Infektionen mit P. matutinum führten zu einer viel stärkeren und destruktiveren Vermehrung von Gewebsstadien dieser Parasiten. Während eine große Anzahl verschiedener Haemoproteus-Lineages, die bei verschiedenen Vogelarten beobachtet wurden, hauptsächlich mit geringgradiger Gewebe-Merogonie assoziiert waren, was auf ein geringes pathogenes Potenzial hinweist, waren mehrere Leucocytozoon-Lineages, die entweder bei Sperlingsvögeln sowie bei Eulen oder Greifvögeln beobachtet wurden, mit Megalomeronten-Bildung assoziiert und zeigten signifikante Gewebeläsionen. Daher erscheint es für zukünftige Studien lohnend, Leucocytozoon-Infektionen bei Wildvögeln intensiver zu untersuchen, um eine größere Anzahl von Todesfällen bisher unbekannter Ursache aufzuklären. Das aktuelle Projekt diente als Grundlage für ein damit in Verbindung stehendes Citizen Science Projekt und ein dreijähriges Folgeprojekt mit den Zielen, nach den bislang unbekannten Gewebslokalisationen von ruhenden Stadien (dormant stages) der Vogel-Hämosporidiosen zu suchen, experimentell zu überprüfen, ob sich unterschiedliche Varianten von rRNA im Vektor und im Wirt feststellen lassen, und zu untersuchen, ob sich traditionelle Konzepte zur zellulären Lokalisierung von Meronten unter Verwendung moderner Methoden zur Zellidentifikation als richtig erweisen.