Die Tropenkrankheit Malaria, wird durch eine Infektion mit einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium verursacht und durch den Stich der weiblichen Anopheles-Mücke von Mensch zu Mensch verbreitet. Dabei kann eine erfolgreiche Übertragung des Parasiten auf den Menschen nur dann stattfinden, wenn der Parasit seine sexuelle Entwicklungsphase im Mitteldarm der Mücke erfolgreich durchläuft. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Wechselwirkungen des Malariaparasiten im Mitteldarm der Mücke in Hinblick auf die Identifizierung möglicher neuer transmissionsblockierender Strategien zu untersuchen. Der Zweck von transmissionsblockierende Strategien ist es, der Verbreitung der Malaria durch die Mücke entgegenzuwirken, indem die Entwicklung des Parasiten in der Mücke unterbunden und dadurch der Lebenszyklus des Parasiten unterbrochen wird. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag auf insgesamt drei Aspekten. Der erste Aspekt der Arbeit befasste sich mit der Wechselwirkung zwischen dem Para-siten und der mikrobiellen Darmflora der Mücke. Dabei sollte der mögliche Einfluss des Parasiten auf die Darmflora untersucht werden und weiterführend die potentielle Verwendung von Darmbakterien als Vehikel für die Herstellung paratransgener Mücken erforscht werden. Vergleichende16S-rRNA- und DGGE-Analysen an der Darmflora des asiatischen Malariavektors Anopheles stephensi zeigten eine deutliche Reduktion der mikrobiellen Diversität während der Entwicklung vom Ei zur adulten Mücke. Zudem konnte das gram-negative Bakterium Elizabethkingia meningoseptica, das sich stadien- und generationsübergreifend verbreitet, als dominante Darmspezies bei im Labor aufgezogenen weiblichen und männlichen An. stephensi festgestellt werden. Die Dominanz von E. meningoseptica wurde zudem nicht durch die Aufnahme von infiziertem Blut oder einer veränderten Nahrung beeinflusst. Für die Studien wurde sowohl der humanpathogene Parasit P. falciparum als auch der Nagermalariaerreger P. berghei verwendet. Weiterführende Versuche zeigten, dass Extrakte von E. meningoseptica antibakterielle, antifungale und antiplasmodiale Aktivitäten aufwiesen, die ein möglicher Grund für die Dominanz dieser Spezies im Mitteldarm des Vektors waren. Isolate von E. meningoseptica sind im Labor kultivierbar; dadurch stellt das Bakterium einen potentiellen Kandidaten zur Generierung von paratransgenen Anopheles-Mücken dar. Ein zweites Ziel dieser Arbeit war es, mögliche Unterschiede in der Genexpression von P. falciparum darzustellen, die in den ersten 30 Minuten nach dessen Übertragung auf die Mücke erfolgen. Dies hatte zum einen zum Zweck, die durch den Wirtswechsel hervorgerufenen Genregulationen besser zu verstehen, und bot zum anderen die Möglichkeit, neue Proteine zu identifizieren, die als potentielle transmissionsblockierende Ziele genutzt werden können. Mittels supression substractive hybridization (SSH) konnten insgesamt 126 Gene identifiziert werden, deren Expression sich während der Gametogenese verändert. Die identifizierten Gene konnten einer Vielzahl von putativen Funktionen wie zum Beispiel in der Signaltransduktion (17,5%), im Zellzyklus (14,3%) oder im Zytoskelett (8,7%) zugeordnet werden. Des Weiteren wurden 7,9% der Gene eine Funktion in der Proteastase und 6,4% in metabolischen Prozessen zugeordnet. 12,7% der Gene kodierten für zelloberflächenassoziierte Proteine. 11,9% der Gene hatten anderen Funktionen, während 20% der Gene keine putative Funktion zugeordnet werden konnte. Etwa 40% der identifizierten Genprodukte waren bisher nicht in Proteomstudien nachgewiesen worden. In weiterführenden Analysen wurden 34 Gene aus jeder ontologischen Gruppe ausgewählt und deren Expressionsveränderung per quantitativer real time RT-PCR im Detail untersucht. Für 29 Gene konnte dabei eine Transkriptexpression in Gametozyten nachgewiesen werden. Zudem wiesen 20 Gene eine erhöhte Expression in Gametozyten im Vergleich asexuellen Stadien auf. Insgesamt zeigten 8 Gene besonders hohe Transkriptlevel in aktivierten Gametozyten, was auf eine Funktion dieser Proteine während der Übertragung des Parasiten auf die Mücke hindeutet und diese somit potentielle Angriffspunkte für transmissionsblockierende Strategien darstellen könnten. Im letzten Teil dieser Arbeit stand die Untersuchung verschiedener antimikrobieller Substanzen in Bezug auf ihre transmissionsblockierenden Eigenschaften im Vordergrund. Die Substanzen waren entweder direkt aus der Hämolymphe verschiedener Insekten isoliert oder rekombinant in transgenem Tabak exprimiert worden. Dabei wurden die rekombinanten Peptide so ausgewählt, dass sie entweder gegen die Mitteldarmstadien des Parasiten wirken oder mückenspezifische Rezeptoren blockieren, die der Parasit für seine weitere Entwicklung benötigt. Dabei konnte gezeigt werden, dass das antimikrobielle Molekül Harmonin, ein Abwehrmolekül aus der Hämolymphe des asiatischen Marienkäfers Harmonia axyridis, antiplasmodiale als auch transmissions-blockierende Eigenschaften besitzt. Harmonin stellt daher eine potentielle Leitstruktur für die Entwicklung neuer Malariawirkstoffe dar / Malaria is a vector-borne disease caused by the protozoan parasite of the genus Plasmodium and it is transmitted from human to human by female Anopheles mosquitoes during a blood meal. For malaria transmission to occur, the malaria parasite must undergo a crucial developmental sexual phase inside the mosquito midgut. In this study, we sought to investigate the interplay of the malaria parasite in the mosquito midgut with regard to the identification of novel types of transmission blocking intervention strategies. These strategies are aimed at reducing the spread of malaria by blocking the development of the mosquito midgut-specific stages of Plasmodium. We focused on three aspects. The first aspect was to investigate the interplay between mosquito midgut bacteria and malaria parasites in order to determine the potential influence of malaria parasites on the composition of the mosquito gut microbiota and also determine midgut bacteria which could be exploited as vehicles for the generation of paratransgenic Anopheles mosquitoes. We analyzed the microbial diversity of gut bacteria of the Asian malaria vector Anopheles stephensi during development and under different feeding regimes, including feeds on malaria parasite-infected blood, using the human pathogenic P. falciparum as well as the rodent malaria model P. berghei. 16S rRNA and DGGE analyses demonstrated a reduction in the microbial diversity during mosquito development from egg to adult and identified the gram-negative bacterium Elizabethkingia meningoseptica as the dominant species in the midgut of laboratory-reared male and female mosquitoes. E. meningoseptica is transmitted between generations and its predominance in the mosquito midgut was not altered by diet, when the gut microbiota was compared between sugar-fed and blood-fed female mosquitoes. Furthermore, feeds on blood infected with malaria parasites did not impact the presence of E. men-ingoseptica in the gut. Interestingly, extracts from E. meningoseptica exhibited antibacterial, antifungal and antiplasmodial activities, which may account for its dominance in the midgut of the malaria vector. Isolates of E. meningoseptica were cultivable, making the bacterium a potential candidate vehicle for the generation of paratransgenic Anopheles mosquitoes. The second aspect of this thesis was to determine transcriptome changes that occur during the first half hour following transmission of P. falciparum to the mosquito vector in order to better understand gene regulation mechanisms important for the change of hosts and determine novel proteins which could be exploited in malaria transmission blocking interventions. We initially used suppression subtractive hybridization (SSH) to compare mRNA levels of P. falciparum gametocytes before and 30 min fol-lowing activation. We identified a total of 126 genes for which transcript expression changed during gametogenesis. Among these, 17.5% had putative functions in signaling, 14.3% were assigned to cell cycle and gene expression, 8.7% were linked to the cytoskeleton or motor complex, 7.9% were involved in proteostasis and 6.4% in metabolism, 12.7% were genes encoding for cell surface associated proteins, 11.9% were assigned to other functions, and 20.6% represented genes of unknown function. For 40% of the identified genes there has as yet not been any protein evidence. We further selected a subset of 34 genes from all the above ontology groups and analyzed the transcript changes during gametogenesis in detail by quantitative realtime RT-PCR. Of these, 29 genes were expressed in gametocytes, and for 20 genes transcript expres-sion in gametocytes was increased compared to asexual blood stage parasites. Transcript levels of eight genes were particularly high in activated gametocytes, pointing at functions downstream of gametocyte transmission to the mosquito which could be exploited in malaria transmission blocking strategies. The last aspect of this thesis was to determine the transmission blocking effect of a range of antimicrobial molecules as transmission blocking agents. The molecules were either isolated from insect hemolymph or recombinantly expressed in tobacco and designed to act either directly on the mosquito midgut stages or cover receptors on mosquito tissues like the midgut epithelium which the parasite would need for transit. We were able to show an antiplasmodial and transmission blocking effect of the anti-microbial molecule harmonine, a defense compound isolated from the hemolymph of the Asian ladybug Harmonia axyridis. Harmonine thus represents a potential lead structure for the development of novel antimalarials.

Meningokokken sind nach wie vor eine wichtige Ursache für Gehirnhautentzündungen und Sepsen weltweit, vor allem bei Kindern und Jugendlichen. Weil viele Pathomechanismen dieses Erregers bislang noch unvollständig verstanden sind, wurden im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit populationsbiologische und pathogenetische Aspekte von Neisseria meningitidis untersucht. Die Kapsel ist der hauptsächliche Pathogenitätsfaktor von Meningokokken und wichtig für die Besiedelung von neuen Wirten. Isolate von symptomfreien Trägern sind allerdings häufig unbekapselt. Um Ursachen oder Mechanismen für den Verlust der Kapselexpression aufzudecken, wurden insgesamt 166 Isolate der Bayerischen Meningokokkenträgerstudie untersucht. Alle Isolate besaßen sämtliche zur Kapselsynthese notwendigen Gene, exprimierten aber keine Kapsel. Bei 39 Isolaten fanden sich Längenvariationen in homopolymeren Sequenzen (slipped strand mispairing, SSM) in den Genen siaA und siaD. 46 Isolate enthielten Insertionselemente (IS1301, IS1016 und IS1106) in den Genen der Kapselsynthese. Irreversible Mutationen (Deletionen, Insertionen, Basensubstitutionen) wurden bei 47 Isolaten gefunden. Veränderungen der Promotorregion schienen keine Rolle zu spielen. Es wurden bei insgesamt sechs Isolaten zwei nicht-synonyme Mutationen in unmittelbarer Nähe zum putativen aktiven Zentrum der UDP-N- Acetylglukosamin-2-Epimerase entdeckt, die einen Verlust der Kapselsynthese erklären könnten. Insgesamt wurden keine Akkumulationen von Mutationen in defekten Genen gefunden und es gab auch keine Korrelationen zwischen den verschieden Ursachen und bestimmten klonalen Linien. Die erhaltenen Ergebnisse legen nahe, dass die meisten der zur Blockierung der Kapselexpression führenden Ereignisse erst im aktuellen Wirt aufgetreten sind und dass zumindest bei bestimmten klonalen Linien die Verbreitung von der Expression einer Kapsel abhängig ist. Viele pathogene Bakterien nutzen zur Infektion des Menschen die ubiquitär im Körper vorkommende Protease Plasmin. Dazu binden diese Plasmin oder das Proenzym Plasminogen. Auch Meningokokken interagieren mit Plasmin und Plasminogen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten drei Rezeptormoleküle für Plasminogen identifiziert werden. Die drei Proteine Enolase, DnaK und Peroxiredoxin konnten mit verschiedenen Methoden auf der Oberfläche der Erreger nachgewiesen werden. Die Bindung des Plasminogens ist bei Meningokokken ausschließlich über Lysinreste der Rezeptoren vermittelt, die C-terminalen Lysinreste der hier identifizierten Rezeptormoleküle spielen aber, wenn überhaupt, nur eine untergeordnete Rolle. Die Bindung von Plasminogen war durch rekombinante Rezeptorproteine konzentrationsabhängig inhibierbar. Plasminogen konnte von Meningokokken auch aus dem Serum rekrutiert werden. Gebundenes Plasminogen war mit uPA (Urokinase Plasminogen Aktivator) aktivierbar und physiologisch aktiv, was durch die Degradation von Fibrinogen nachgewiesen wurde. Das gebundene Plasmin wurde durch die Bakterien vor der Desaktivierung durch α2- Antiplasmin geschützt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass Meningokokken auch mit weiteren Faktoren des Fibrinolyse-Systems (uPA) interagieren. Sie rekrutierten uPA an ihre Oberfläche und gebundenes uPA war physiologisch aktiv. Die erhaltenen Ergebnisse bestärken die These, dass Meningokokken die Faktoren des Fibrinolyse-Systems für ihre Pathogenese nutzen. / Meningococci remain to be one of the major causes for meningitis and septicaemia worldwide, especially in children and young adults. Because many of the pathogen’s pathomechanisms still remain unresolved, in the present doctoral thesis population biology and pathogenetic aspects of Neisseria meningitidis were investigated. The capsule is the major virulence-factor of meningococci and important for the dispersal to new hosts. However, isolates extracted from healthy carriers are frequently unencapsulated. To reveal the causes or mechanisms underlying this loss of encapsulation 166 strains of the Bavarian Meningococci Carriage Study were analysed. All these strains possessed all the genes responsible for capsule expression but were acapsulate. Slipped strand mispairing was demonstrated for 39 isolates in the genes siaA and siaD. The insertion elements IS1016, IS1106 and IS1301 were responsible for the loss of encapsulation in other 46 strains and 47 isolates showed irreversible mutations (deletions, insertions and base exchanges) in capsule genes. Sequence alterations in the promoter region seemed not to be responsible for the loss of encapsulation. In close vicinity to the putative active site of the UDP-N-acetylglucosamine-2-epimerase two non-synonymous mutations were detected in altogether six strains. Altogether there was no accumulation of mutations in the uncovered defective genes and no correlation between state of encapsulation and specific clonal lineages could be revealed. The obtained results portray a scenario, were the loss of encapsulation happens in the recent host and where at least some clonal lineages are dependent on the capsule for dissemination. Many bacteria use the protease plasmin for their pathogenesis. For this they recruit plasmin or its precursor plasminogen to their surface. Meningococci were shown to interact with plasminogen, too. In the present thesis three meningococcal receptors for plasminogen were identified. The three receptor proteins enolase, DnaK and peroxiredoxin were shown to be localised extracellularly on the bacterial cell surface by diverse techniques. Binding of plasminogen was demonstrated to occur exclusively to lysine residues of the receptor molecules, but the C-terminal lysine residues of the newly identified receptors were not involved in this process. Recruitment of plasminogen to the bacterial surface could be inhibited by soluble, recombinant receptor proteins in a concentration dependent manner. Furthermore, meningococci were shown to be able to recruit plasminogen from human serum. Receptor bound plasminogen could be activated by uPA (urokinase plasminogen activator) and was physiologically active as demonstrated by degradation of fibrinogen. The bound plasmin was also protected from deactivation by α2-antiplasmin. In addition, Neisseria meningitidis was shown to interact with other components of the fibrinolytic system. The bacteria attached uPA to their surface and the bound uPA was physiologically active. These data provide further evidence for recruitment and usage of factors of the fibrinolytic system in pathogenesis of meningococci.

Background: In times of limited organs for transplantation, anti-HBc positive organs can be accepted for lung transplantation to increase the number of donors. Transplant recipients should be vaccinated against hepatitis B to prevent HBV infection. However, response after HBV vaccination has only been poorly evaluated in patients with end-stage pulmonary disease. Material/Methods: Anti-HBs titers of 40 anti-HBc negative patients with end-stage pulmonary disease evaluated for lung transplantation were analyzed with the Architect® system (Abbott, Germany). Responders, partial responders, or non-responders after HBV vaccination were defined by anti-HBs titers >100 IU/L, 10–100 IU/L, and <10 IU/L, respectively. Results: There were 34/40 individuals (85%) vaccinated against hepatitis B, and 6 were not vaccinated. Response, partial response, and non-response after vaccination were observed in 10/34 (29.4%), 11/34 (32.4%), and 13/34 (38.2%) of patients, respectively. Response to vaccination did not correlate with sex, pulmonary disease, comorbidities, immunosuppressive therapy, or smoking status. Conclusions: Although 85% of patients evaluated for lung transplantation were vaccinated against hepatitis B, 38.2% did not show an anti-HBs titer >10 IU/L. Thus, anti-HBs titers should be regularly monitored. Nonresponders should be considered for booster vaccinations, alternative vaccination schedules, or prophylactic treatment with a nucleos(t)ide analogue in case of transplantation of an anti-HBc–positive organ.

Background: In times of limited organs for transplantation, anti-HBc positive organs can be accepted for lung transplantation to increase the number of donors. Transplant recipients should be vaccinated against hepatitis B to prevent HBV infection. However, response after HBV vaccination has only been poorly evaluated in patients with end-stage pulmonary disease. Material/Methods: Anti-HBs titers of 40 anti-HBc negative patients with end-stage pulmonary disease evaluated for lung transplantation were analyzed with the Architect® system (Abbott, Germany). Responders, partial responders, or non-responders after HBV vaccination were defined by anti-HBs titers >100 IU/L, 10–100 IU/L, and <10 IU/L, respectively. Results: There were 34/40 individuals (85%) vaccinated against hepatitis B, and 6 were not vaccinated. Response, partial response, and non-response after vaccination were observed in 10/34 (29.4%), 11/34 (32.4%), and 13/34 (38.2%) of patients, respectively. Response to vaccination did not correlate with sex, pulmonary disease, comorbidities, immunosuppressive therapy, or smoking status. Conclusions: Although 85% of patients evaluated for lung transplantation were vaccinated against hepatitis B, 38.2% did not show an anti-HBs titer >10 IU/L. Thus, anti-HBs titers should be regularly monitored. Nonresponders should be considered for booster vaccinations, alternative vaccination schedules, or prophylactic treatment with a nucleos(t)ide analogue in case of transplantation of an anti-HBc–positive organ.

Im Bericht wird bisher ungeklärten Fragen des Übertragungswegs des Koi-Herpesvirus nachgegangen. In latent infizierten Laichkarpfenbeständen, in deren Geschlechtsprodukten und in befruchteten Eiern lässt sich das Virus (KHV) nachweisen. Eine Infektion der frisch geschlüpften Karpfenbrut scheint allerdings nicht zu erfolgen. Brütlinge von Laichfischen, die aus KHV-positiven Beständen stammen, haben eine höhere Resistenz gegenüber einer erneuten Infektion mit dem KHV. Der Beitrag richtet sich an praktische Fischzüchter, Fachtierärzte, Fischereiwissenschaftler und an die interessierte Öffentlichkeit. Redaktionsschluss: 31.03.2022

Wenn heute beim Angeln Flusskrebse beobachtet werden, handelt es sich in der Regel nicht um den heimischen Edelkrebs, sondern um nichtheimische Arten. Für fünf dieser Arten werden die Risiken für ökologische Schäden in den Mitgliedstaaten als besonders hoch eingestuft werden. Daher sind zum Beispiel Einfuhr, Handel, Tauschen oder Verschenken sowie Freisetzen in die Umwelt untersagt. Die invasiven Krebsarten gelten auch als Überträger der Krebspest, gegen die sie selbst immun sind. Die Krebspest wird für die starke Dezimierung der heimischen Flusskrebsbestände verantwortlich gemacht. Die fünf invasiven Flusskrebsarten werden in diesem Faltblatt vorgestellt. Drei Arten sind bereits in Sachsen zu finden: Der Kamberkrebs (weit verbreitet), der Signalkrebs (noch nicht so häufig) und der Marmorkrebs (bisher nur Einzelfunde). Eine weitere Ausbreitung dieser Arten ist zum Schutz der heimischen Flusskrebse zu verhindern. Um Verwechselungen der Arten vorzubeugen, wird auch der heimische Edelkrebs mit den wichtigsten Erkennungsmerkmalen in diesem Faltblatt gezeigt. Redaktionsschluss: 31.03.2020