[I examensarbetet ingår utställningen Seen and not seen]: En installation som bestod av fyra separata verk. Phantom, Horizon, Matchbox och Goldcrest. Illustrationerna är gjorda av en rättegångstecknare som dokumenterade examineringen. Foto: Jean Baptiste Beranger, illustration: Molly Bartling. Phantom: Fantombild, overheadpapper, tejp Horizon: Fotografi på självhäftande vinyl Matchbox: Fotografi på självhäftande vinyl, MDF58 x 35 x 17 cm Goldcrest, 2014: Uppstoppad kungsfågel8 cm lång, vikt: 4,5 g

Zwischen Herbst 2001 und Frühjahr 2002 wurden insgesamt 146 Speisekarpfen (Cyprinus carpio) parasitologisch untersucht. Die Speisekarpfen verteilten sich auf 60 einsömmrige sowie 86 zweisömmrige Speisekarpfen und stammten aus zwei Teichwirtschaften südlich von Leipzig (Sachsen). Insgesamt konnten sechs Protozoengattungen, sechs Helminthengattungen oder -arten und eine Arthropodenart (Argulus foliaceus) nachgewiesen werden. Dies waren im Einzelnen die Protozoenarten Apiosoma piscicola, Epistylis lwoffi, Ichthyobodo necator, Chilodonella cyprini, Ichthyophthirius multifiliis und eine Trichodina sp. Die Helminthen teilten sich in vier Trematoden (Gyrodactylus spp., Dactylogyrus extensus, Diplostomum spathaceum und Tylodelphys clavata), zwei Zestoden (Bothriocephalus acheilognathi und Khawia sinensis) und eine nicht näher differenzierbare Nematodenart (wahrscheinlich Capillaria brevispicula) auf. Differentialdiagnostisch konnten in den Beständen die fischpathogenen Bakterienarten Aeromonas hydrophila und A. salmonicida nachgewiesen werden. Klinische Anzeichen einer Infektion durch Pilze der Gattung Saprolegnia waren zu keinem Zeitpunkt bei den Speisekarpfen vorhanden. Die Umweltbedingungen in den Winterteichen waren im Gegensatz zu den letzten Jahren sehr konstant. So konnten große Schwankungen weder in der chemischen Zusammensetzung (Gesamthärte, Leitfähigkeit, Ammonium, Nitrit und Nitrat) noch in der Wassertemperatur im Untersuchungszeitraum beobachtet werden. Die Teiche waren nur wenige Wochen im Winter zugefroren. Die epidemiologische Entwicklung der Parasiten zeigte, dass die Gruppe der Protozoen zum Frühjahr teilweise explosionsartig anstieg, während die Prävalenz der Trematoden in diesem Zeitraum eher kontinuierlich anstieg bzw. im Falle der Zestoden auf annähernd konstantem Niveau verblieb. Seltene Funde waren die von Capillaria brevispicula und Argulus foliaceus, die in zu geringer Anzahl nachgewiesen wurden, um eine statistische Aussage über deren Epidemiologie zu erlauben. Als Fazit lässt sich aus den Ergebnissen meiner Untersuchung ableiten, dass sich stabile Haltungsbedingungen und gute Wasserqualtität positiv auf den Gesundheitszustand der Speisekarpfen auswirken. Mit dem regelmäßigen Umsetzen der Speisekarpfen ist lediglich eine Ausdünnung der Parasitendichte zu erreichen, wobei dies im Falle der beiden nachgewiesenen Bandwurmarten und der Karpfenläuse für die Erhaltung der Gesundheit des Bestandes allein nicht ausreichen wird. Sollten weiterhin keine zusätzlichen Arzneimittel für die Bekämpfung dieser Parasiten bei Lebensmittel liefernden Tieren zugelassen werden, ist daher meiner Meinung nach in Zukunft mit schweren wirtschaftlichen Einbußen zu rechnen. / A total of 146 carp (Cyprinus carpio) were examined between autumn 2001 and spring 2002. The carp were devided into two groups of 60 one-sommer-old and 86 two-sommer-old carp which were collected from two different Farms in the south of Leipzig (Saxony). Six protozoan genera, six helminthic genera or species, respectively, and one arthropod species (Argulus foliaceus) were detected. The protozoa Apiosoma piscicola, Epistylis lwoffi, Ichthyobodo necator, Chilodonella cyprini, Ichthyiophthirius multifiliis and one Trichodina sp. were found. The group of helminths comprised four trematode genera or species, respectively, Gyrodactylus spp. Dactylogyrus etxtensus, Diplostomum spathaceum and Tylodelphys clavata as well as two cestode species Bothriocephalus acheilognathi and Khawia sinensis, and one nematode species. The latter was detected in the intestine of very few carp and was designated as Capillaria brevispicula, but this was not confirmed. Furthermore two bacterial strains, Aeromonas hydrophila and A. salmonicida, were found in the stocks. Clinical signs of fungal infection caused by Saprolegnia spp. never were observed. In contrast to former years only minor differences in the environmental conditions like water temperature or chemical parameters (total hardness, salinity or ammonium compounds) were measured. Only a few weeks during winter the ponds were covered with ice. The epidemiological development of the protozoan parasites indicates a great increase of the prevalence in spring whereas the prevalence of trematode species increased during the whole examination period. No variability was found in case of cestodes. Findings of Capillaria brevispicula and Argulus foliaceus were very rare which excluded the statistical evaluation concerning the epidemiology of these parasites. The present study revealed a positive effect of rearing conditions and water quality on the general health status of carp. Pond management is an important tool to decrease parasite burden of fish, but no influence on cestode and argulid populations was observed. Therefore the introduction of further appropriate treatment is necessary to prevent high economic losses.

Im Rahmen des ersten Teils der vorliegenden Doktorarbeit konnten zwei nicht-essentielle (rps15, rpl36) und fünf essentielle (rps3, rps16, rpl22, rpl23, rpl32) im Plastom von Nicotiana tabacum kodierte Proteine des plastidären Ribosoms bezüglich ihrer Essentialität charakterisiert werden. Diese Gene wurden durch gezielte Knockout-Experimente inaktiviert und die resultierenden Effekte untersucht. Die Ergebnisse lassen einen Rückschluss auf die Lokalisation der Gene der insgesamt sieben untersuchten ribosomalen Proteine zu, die im Plastom mehrerer parasitischer, Plastiden-besitzender Spezies nicht mehr nachweisbar sind. Im Fall von rps15 könnte tatsächlich ein Verlust des Genes stattgefunden haben, im Fall der restlichen Gene ist eher mit einem Transfer in den Nukleus zu rechnen (rpl36 ausgenommen). Dies würde bedeuten, dass die Geschwindigkeit der erfolgreichen Etablierung eines Gentransfers in vielen parasitischen Spezies gegenüber grünen Pflanzen stark erhöht ist. Alle in E. coli nicht-essentiellen Proteine mit Homologen in Plastiden (rps15, rpl33, rpl36) sind auch dort, trotz ~1,5 Milliarden Jahren getrennter Evolution, nicht essentiell. Dieses Ergebnis bestätigt den schon früher festgestellten hohen Konservierungsgrad der bakteriellen und plastidären Translationsmaschinerien. Die Phänotypen der KO-Pflanzen der nicht-essentiellen Gene (rps15, rpl36) weisen auf eine interessante Rolle von S15 während der Ribosomenassemblierung hin und im Fall von L36 auf eine wichtige funktionelle Rolle im Plastiden-Ribosomen sowie auf eine Involvierung der Plastidentranslation in der Generierung eines retrograden Signals, welches die Blattform zu beeinflussen im Stande ist. Des Weiteren konnte eine Verbindung der Translationsaktivität mit der Ausbildung von Seitentrieben hergestellt werden, die vermutlich auf veränderte Auxinsynthese im Chloroplast zurückzuführen ist. Aus dem Folgeprojekt, bei dem Doppel-KO-Pflanzen nicht-essentieller ribosomaler Proteine erzeugt wurden, lässt sich auf eine relativ große Plastizität der Architektur von Plastidenribosomen schließen. Im zweiten Teil der Arbeit konnte erfolgreich ein Hochdurchsatz-Screeningsystem zur semiquantitativen Analyse von 192 verschiedenen miRNAs aus Chlamydomonas reinhardtii etabliert werden. Es gelang durch die Untersuchung von 23 verschiedenen Wachstums- und Stressbedingungen sowie Entwicklungsstadien mehrere miRNAs zu identifizieren, die eine differenzielle Expression zeigen sowie unter allen untersuchten Bedingungen konstant bleibende miRNAs nachzuweisen. Dadurch konnten mehrere vielversprechende Kandidaten-miRNAs ausgemacht werden, die nun eingehender untersucht werden können. / Plastid genomes of higher plants contain a conserved set of ribosomal protein genes. Although plastid translational activity is essential for cell survival in tobacco (Nicotiana tabacum), individual plastid ribosomal proteins can be nonessential. Candidates for nonessential plastid ribosomal proteins are ribosomal proteins identified as nonessential in bacteria and those whose genes were lost from the highly reduced plastid genomes of nonphotosynthetic plastid-bearing lineages (parasitic plants, apicomplexan protozoa). Here we report the reverse genetic analysis of seven plastid-encoded ribosomal proteins that meet these criteria. We have introduced knockout alleles for the corresponding genes into the tobacco plastid genome. Five of the targeted genes (ribosomal protein of the large subunit22 [rpl22], rpl23, rpl32, ribosomal protein of the small subunit3 [rps3], and rps16) were shown to be essential even under heterotrophic conditions, despite their loss in at least some parasitic plastid-bearing lineages. This suggests that nonphotosynthetic plastids show elevated rates of gene transfer to the nuclear genome. Knockout of two ribosomal protein genes, rps15 and rpl36, yielded homoplasmic transplastomic mutants, thus indicating nonessentiality. Whereas Δrps15 plants showed only a mild phenotype, Δrpl36 plants were severely impaired in photosynthesis and growth and, moreover, displayed greatly altered leaf morphology. This finding provides strong genetic evidence that chloroplast translational activity influences leaf development, presumably via a retrograde signaling pathway. In the second project a qRT-PCR based plattform for the analysis of miRNAs in Chlamydomonas reinhardtii has been developed. 20 different growth conditions have been scanned.

Zwischen Herbst 2001 und Frühjahr 2002 wurden insgesamt 146 Speisekarpfen (Cyprinus carpio) parasitologisch untersucht. Die Speisekarpfen verteilten sich auf 60 einsömmrige sowie 86 zweisömmrige Speisekarpfen und stammten aus zwei Teichwirtschaften südlich von Leipzig (Sachsen). Insgesamt konnten sechs Protozoengattungen, sechs Helminthengattungen oder -arten und eine Arthropodenart (Argulus foliaceus) nachgewiesen werden. Dies waren im Einzelnen die Protozoenarten Apiosoma piscicola, Epistylis lwoffi, Ichthyobodo necator, Chilodonella cyprini, Ichthyophthirius multifiliis und eine Trichodina sp. Die Helminthen teilten sich in vier Trematoden (Gyrodactylus spp., Dactylogyrus extensus, Diplostomum spathaceum und Tylodelphys clavata), zwei Zestoden (Bothriocephalus acheilognathi und Khawia sinensis) und eine nicht näher differenzierbare Nematodenart (wahrscheinlich Capillaria brevispicula) auf. Differentialdiagnostisch konnten in den Beständen die fischpathogenen Bakterienarten Aeromonas hydrophila und A. salmonicida nachgewiesen werden. Klinische Anzeichen einer Infektion durch Pilze der Gattung Saprolegnia waren zu keinem Zeitpunkt bei den Speisekarpfen vorhanden. Die Umweltbedingungen in den Winterteichen waren im Gegensatz zu den letzten Jahren sehr konstant. So konnten große Schwankungen weder in der chemischen Zusammensetzung (Gesamthärte, Leitfähigkeit, Ammonium, Nitrit und Nitrat) noch in der Wassertemperatur im Untersuchungszeitraum beobachtet werden. Die Teiche waren nur wenige Wochen im Winter zugefroren. Die epidemiologische Entwicklung der Parasiten zeigte, dass die Gruppe der Protozoen zum Frühjahr teilweise explosionsartig anstieg, während die Prävalenz der Trematoden in diesem Zeitraum eher kontinuierlich anstieg bzw. im Falle der Zestoden auf annähernd konstantem Niveau verblieb. Seltene Funde waren die von Capillaria brevispicula und Argulus foliaceus, die in zu geringer Anzahl nachgewiesen wurden, um eine statistische Aussage über deren Epidemiologie zu erlauben. Als Fazit lässt sich aus den Ergebnissen meiner Untersuchung ableiten, dass sich stabile Haltungsbedingungen und gute Wasserqualtität positiv auf den Gesundheitszustand der Speisekarpfen auswirken. Mit dem regelmäßigen Umsetzen der Speisekarpfen ist lediglich eine Ausdünnung der Parasitendichte zu erreichen, wobei dies im Falle der beiden nachgewiesenen Bandwurmarten und der Karpfenläuse für die Erhaltung der Gesundheit des Bestandes allein nicht ausreichen wird. Sollten weiterhin keine zusätzlichen Arzneimittel für die Bekämpfung dieser Parasiten bei Lebensmittel liefernden Tieren zugelassen werden, ist daher meiner Meinung nach in Zukunft mit schweren wirtschaftlichen Einbußen zu rechnen. / A total of 146 carp (Cyprinus carpio) were examined between autumn 2001 and spring 2002. The carp were devided into two groups of 60 one-sommer-old and 86 two-sommer-old carp which were collected from two different Farms in the south of Leipzig (Saxony). Six protozoan genera, six helminthic genera or species, respectively, and one arthropod species (Argulus foliaceus) were detected. The protozoa Apiosoma piscicola, Epistylis lwoffi, Ichthyobodo necator, Chilodonella cyprini, Ichthyiophthirius multifiliis and one Trichodina sp. were found. The group of helminths comprised four trematode genera or species, respectively, Gyrodactylus spp. Dactylogyrus etxtensus, Diplostomum spathaceum and Tylodelphys clavata as well as two cestode species Bothriocephalus acheilognathi and Khawia sinensis, and one nematode species. The latter was detected in the intestine of very few carp and was designated as Capillaria brevispicula, but this was not confirmed. Furthermore two bacterial strains, Aeromonas hydrophila and A. salmonicida, were found in the stocks. Clinical signs of fungal infection caused by Saprolegnia spp. never were observed. In contrast to former years only minor differences in the environmental conditions like water temperature or chemical parameters (total hardness, salinity or ammonium compounds) were measured. Only a few weeks during winter the ponds were covered with ice. The epidemiological development of the protozoan parasites indicates a great increase of the prevalence in spring whereas the prevalence of trematode species increased during the whole examination period. No variability was found in case of cestodes. Findings of Capillaria brevispicula and Argulus foliaceus were very rare which excluded the statistical evaluation concerning the epidemiology of these parasites. The present study revealed a positive effect of rearing conditions and water quality on the general health status of carp. Pond management is an important tool to decrease parasite burden of fish, but no influence on cestode and argulid populations was observed. Therefore the introduction of further appropriate treatment is necessary to prevent high economic losses.

Malaria wird durch den einzelligen Parasiten Plasmodium verursacht. Hierbei handelt es sich um einen obligat intrazellulären, eukaryotischen Erreger, der zum Phylum der Apicomplexa gehört. Apicomplexa zeichnen sich durch das einzigartige Vorhandensein eines ungewöhnlichen Plastids, genannt Apicoplast, aus. Die Exklusivität dieser Organelle und ihre metabolische Notwendigkeit für das Parasitenwachstum haben sie als attraktives pharmakologisches Ziel bestätigt. In dieser Arbeit wurden, unter Anwendung des Nagetier-Malariaerregers Plasmodium berghei, zwei verschiedene Aspekte von Apicoplast Proteinfunktionen untersucht. Zum Ersten wurde ein bislang unbeschriebenes Plasmodium Apicoplast Protein, Plasmodium-specific Apicoplast protein important for Liver Merozoite formation (PALM), charakterisiert. Drei voneinander unabhängige palm— Parasitenlinien, wurden durch zielgerichtete Gendeletion generiert. Die PALM Knockout-Mutanten entwickelten sich während eines Großteils des Lebenszyklus normal, jedoch war die Abgabe von Merozoiten in den Blutstrom und die Fähigkeit eine Blutstadien-Infektion zu etablieren signifikant beeinträchtigt. Experimentelle Immunisierung von Mäusen mit palm— Sporozoiten bewirkte einen starken und langanhaltenden Schutz gegen Reinfektion mit Malaria. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Parasiten mit einem Arrest in den finalen Schritten der Bildung von Leberstadien-Merozoiten einen Vorteil gegenüber genetisch attenuierten Parasiten der ersten Generation haben, die in der frühen Leberstadienentwicklung arretiert sind. Zum Zweiten wurden die sechs Nucleus-kodierten Komponenten der [Fe-S] Cluster Biosynthese im Apicoplast systematisch durch experimentelle Genetik analysiert. Insgesamt zeigen meine Studien, dass bisher unbekannte Ziele im Plasmodium Apicoplast für Interventionsstrategien gegen Malaria geeignet sind. / Malaria is caused by Plasmodium, an obligate intracellular eukaryotic pathogen that belongs to the phylum Apicomplexa. Apicomplexan parasites harbor an unusual plastid organelle, termed apicoplast. Because this unique organelle is indispensable for parasite growth it is a validated and attractive drug target. Using the rodent malaria parasite Plasmodium berghei, two different aspects of apicoplast protein functions were analyzed in this study. Firstly, a previously uncharacterized Plasmodium apicoplast protein, Plasmodium-specific Apicoplast protein important for Liver Merozoite formation (PALM), was investigated. Three independent palm— knockout parasite lines were generated by targeted gene deletion. While the resulting knockout mutants developed normally for most of the life cycle, merozoite release into the blood stream and the ability to establish an infection was severely impaired. Experimental immunization of mice with palm— sporozoites elicited unprecedented potent and long-lasting protection against malaria re-infection. The results indicate that a tailor-made arrest in the final steps of hepatic merozoite formation could be an improvement over first-generation early liver-stage genetically arrested parasites (GAPs). Secondly, the six nuclear-encoded components of the apicoplast [Fe-S] cluster biosynthesis pathway were systematically targeted by experimental genetics. Together, my studies show that the Plasmodium apicoplast harbors previously unrecognized targets for anti-malaria intervention strategies.

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Malaria Impfstoffkandidaten, welche Sicherheit und Wirksamkeit gegen prä-erythrozytische Stadien bieten, sind nach wie vor in der Entwicklung. Experimentelle Immunisierungsstudien mit genetisch attenuierten Parasiten (GAP), welche die Entwicklung über das klinisch asymptomatische Leberstadium hinaus verhindern, erwiesen sich als sicher und effizient. ΔSLARP GAP-Sporozoiten arretieren vollständig in der Leber, bieten jedoch keinen langanhaltenden Schutz. Hingegen zeigen Immunisierungen mit ΔP36p/P36 Sporozoiten einen langanhaltenden Schutz, führen jedoch während der Immunisierung gelegentlich zu Blutstadieninfektionen. Diese Studie liefert eine systematische vorklinische Bewertung eines dreifachen KO GAP-Parasiten, durch die Kombination von ΔSLARP und ΔP36p/P36. KO Parasiten arretierten vollständig in vitro und in vivo, aber der zeitnahe Blutinfektionsbeginn nach einer Sporozoiteninfektion in Mäusen zeigte eine verminderte Wirksamkeit des Impfstoffs. Während ein besserer Schutz durch einen späten Leberstadien Entwicklungsstillstand erreicht werden kann, bleiben die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen unklar. Eine Vorrausetzung für die Leberzellen Antigenpräsentation ist die Präsenz von parasitären Antigenen im hepatozyten Zytoplasma. Der Proteinexportkomplex PTEX ist in Leberstadien nicht vollständig funktionstüchtig, da das essentielle Hitzeschockprotein 101 (HSP101) nicht exprimiert wird. Um die Rolle von HSP101 für den Leberproteinexport zu klären, wurden transgene HSP101 exprimierende Parasiten erzeugt. Transgene Parasiten weisen in vitro und in vivo schwere Wachstumsstörungen im Leberstadium auf und bieten keinen Impfschutz. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Expression von HSP101 streng kontrolliert wird und der Export im frühen Leberstadien nicht wiederhergestellt werden kann. Insgesamt können prä-klinische Studien und die Weiterentwicklung von GAP-basierten Impfstoffkandidaten die laufenden humanen Impfstoffstudien beeinflussen und vorantreiben. / Malaria vaccine candidates providing both safety and efficacy against pre-erythrocytic stages remain largely elusive. Experimental immunizations with live genetically attenuated parasites (GAPs) preventing the development beyond the clinically silent liver stage have proven safe and efficacious. GAP vaccine candidate ΔSLARP, provides the most robust life cycle arrest, however, immunizations do not elicit long-lasting immunity. In contrast, ΔP36p/P36 sporozoites elicit long-lasting immunity, but lead to breakthrough infections during immunizations. This study gives a systematic pre-clinical evaluation of a triple knockout (tKO) GAP by combining ΔSLARP and ΔP36p/P36. Complete arrest of tKO parasites in cultured hepatoma cells and sporozoite-infected mice was confirmed, but time to blood infection after a sporozoite challenge revealed reduced efficacy of the tKO vaccine. While superior immunity can be achieved by a late developmental arrest at liver-to-blood stage conversion, the underlying molecular mechanisms remain elusive. An important question is whether parasite antigens are exposed to the hepatocyte cytoplasm. Protein translocation into the host cell cytoplasm mediated by PTEX, a protein translocon, is absent during liver stage maturation as a core component of PTEX, Heat-shock-protein 101 (HSP101), is not expressed. To clarify the role of HSP101 in liver stage protein export transgenic HSP101 expressing Plasmodium berghei parasites were generated. Parasites expressing elevated levels of HSP101 show severe liver stage growth defects in vitro and in vivo, lack early liver stage export and inferior protection in immunized animals. Our results suggest that HSP101 expression is tightly controlled and PTEX dependent early liver stage export cannot be restored solely by HSP101 overexpression. Overall, pre-clinical analysis and improvement of GAP-based vaccine candidates can inform on-going human vaccine trials and boost malaria vaccine development.

Die Einschleppung gebietsfremder Parasiten durch den Menschen ist einer der Hauptgründe für das Auftreten neuer Krankheiten in the letzten Jahrzehnten. Neue Wirte sind oftmals anfälliger für diese invasiven Parasiten als die ursprünglichen Wirte. In schwerwiegenden Fällen können invasive Parasiten zu Massensterben und zum Aussterben ihrer neuen Wirte führen. Der ursprüngliche Wirt des Aalparasiten Anguillicola crassus ist der Japanische Aal. In den frühen 1980er Jahren wurde der Parasit in die Population des Europäischen Aals eingeschleppt. Er ist einer der Faktoren, die für den Populationsrückgang des Europäischen Aals verantwortlich sind. Die molekularen Prozesse, die zur stärkeren Anfälligkeit des Europäischen Aals im Vergleich zum Japanischen Aal führen, sind noch nicht zureichend bekannt. Die Analyse transkriptomweiter differenzieller Genexpression von Immungewebe ergab, dass im Europäischen Aal sowohl Immun- als auch Nichtimmungene differenziell exprimiert waren. Dies war im Japanischen Aal nicht der Fall und deutet darauf hin, dass der Europäische Aal eine ineffiziente und kostspielige Immunantwort auslöst. Die Resultate ensprechen jenen die schon in anderen Wirbeltierwirt-invasiven Parasiten-Systemen beobachtet wurden. Ausserdem stützen diese Resultate die Hypothese, dass neuen Wirten eine wirksame Immunantwort fehlt und sie deuten darauf hin, dass Nichtimmunprozesse wesentlich zur höheren Anfälligkeit von neuen Wirten beitragen. Als Reaktion of die negativen Fitnesseffekte können neue Wirte Abwehrmechanismen entwickeln. Im Europäischen Aal entspricht das der Einkapselung von A. crassus. Einkapselung führte zu eine niedrigere Abundanz adulter A. crassus. Dies deutet darauf hin, dass das Einkapseln sich positiv auf die Gesundheit infizierter Aale auswirkt. Jedoch war die Abundanz zweier nativer Parasiten höher in Aalen, die A. crassus einkapselten. Eine verbesserte Abwehr des eingeschleppten Parasiten könnte daher die Abwehr nativer Parasiten beeinträchtigen. / The human-mediated translocation of non-native parasites into foreign regions is one of the primary factors for the emergence of new diseases in recent decades. Novel hosts are often more susceptible to these invasive parasites than the native host. In severe cases, invasive parasites can lead to population declines and extinctions of their novel hosts. The eel parasite Anguillicola crassus is native to the Japanese eel. In the early 1980s it was introduced into the European eel population and is now considered to be one factor contributing to the population decline of its novel host. The underlying molecular processes determining higher susceptibility in the European eel compared to the Japanese eel are not well understood. Using whole-transcriptome differential gene expression analysis of immune organs, I found that genes involved in both immune and non-immune processes were differentially expressed in the European eel but not the Japanese eel, suggestive of an ineffective and costly immune response in the former. These results are in line with those observed between susceptible and resistant hosts in other vertebrate host-invasive parasite systems. Furthermore, the results support the hypothesis that novel hosts lack an effective immune response. The results also suggest that alteration of non-immune processes contributes substantially higher susceptibilities of novel hosts. In response to the negative fitness effects of invasive parasites, novel hosts can evolve coping mechanisms. The European eel has the capacity to encapsulate and kill A. crassus. Using natural infections, I found a lower abundance of adult A. crassus, the most costly parasitic stage in those eels encapsulating the parasite, suggesting that encapsulation can potentially improve health of infected eels. At the same time, the abundance of two native parasites was higher in those eels encapsulating A. crassus. Thus, coping with A. crassus may come at the expense of coping with native parasites.

Filarien persistieren bis zu 15 Jahren in ihren Wirten. Als eine Ursache dieser Persistenz diskutiert man die Fähigkeit der Filarien, die Immunantwort des Wirtes gezielt zu modulieren und eine zelluläre Hyporeaktivität zu induzieren. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob ein sezernierter Cysteinproteasen-Inhibitor (Onchocystatin) der humanpathogenen Filarie Onchocerca volvulus immunmodulierende Eigenschaften besitzt und an der Herausbildung eines hyporeaktiven Immunstatus des Wirtes beteiligt ist. Für die Untersuchungen wurde Onchocystatin als full length Molekül (rOv17) und als verkürztes Molekül (trOv17) rekombinant hergestellt. Das verkürzte trOv17 besitzt aufgrund des Fehlens des N-terminalen Bereiches eine verminderte proteaseinhibitorische Aktivität. Die in vitro Studien mit den rekombinant hergestellten O. volvulus Cystatinen verdeutlichen, daß rOv17 und auch trOv17 potente Immunmodulatoren sind, die sowohl die antigenspezifische als auch die polyklonal-stimulierte Proliferation von humanen PBMC inhibieren. Die zelluläre Hyporeaktivität ist dabei auf die Modulation von Monozytenfunktionen zurückzuführen. rOv17 und trOv17 modulieren die Antigenpräsentation, die Zytokinproduktion und die Expression kostimulatorischer Signale von humanen Monozyten. So konnte gezeigt werden, daß rOv17 und trOv17 die Aktivität von humanem Cathepsin L und S inhibieren und die Expression von HLA-DR, CD40 und CD86 vermindern. Die Modulation der Zytokinproduktion durch rOv17 und trOv17 ist durch eine verstärkte TNF-alpha und IL-10 Produktion und durch eine verminderte IL-12 Produktion charakterisiert. Desweiteren konnte in Neutralisationsstudien mit anti-IL-10 Ak gezeigt werden, daß die verminderte Expression von HLA-DR, CD40 und CD86 Folge der durch rOv17 und trOv17 induzierten verstärkten IL-10 Produktion ist. Im Gegensatz dazu bleibt die verminderte IL-12 Produktion und die verminderte polyklonal-stimulierte Proliferation humaner PBMC auch nach der Neutralisation von IL-10 bestehen. Die Studien mit den rekombinant hergestellten O. volvulus Cystatinen zeigen, daß rOv17 und trOv17 ihr immunologisches Umfeld auf vielfältige Art und Weise modulieren. Dabei spielt vermutlich die Inhibition der Aktivität einer Wirtscysteinprotease, aber auch ein von der Funktion als Cysteinproteasen-Inhibitor unabhängiger Mechanismus eine Rolle. Der Cysteinproteasen-Inhibitor der Filarie O. volvulus besitzt somit die Eigenschaft, die Immunantwort des Wirtes zu modifizieren, und ist vermutlich eine wesentliche Komponente, die dem Parasiten eine lange Persistenz im Wirt ermöglicht. / Immune responses of individuals infected with filarial nematodes are characterized by a marked cellular hyporesponsiveness. The establishment of this hyporesponsiveness is considered as an important mechanism to avoid host immune responses which could eliminate the parasites. The present study is investigating the immunomodulatory potential of a 17 kD secreted cysteine protease inhibitor (onchocystatin) of the human pathogenic filaria Onchocerca volvulus. In vitro studies using recombinant onchocystatin (rOv17) identified this inhibitor as a potent immunomodulator. rOv17 suppresses the antigen-driven and the polyclonally-stimulated proliferation of human PBMC. This cellular hyporeactivity is due to the modulation of monocytic function by rOv17, comprising the modulation of antigenpresentation, the expression of costimulatory molecules and the production of cytokines. Thus rOv17 strongly inhibits the activity of human cathepsin L and S and reduces the expression of MHC class II molecules as well as the expression of CD40 and CD86 on human monocytes. The modulation of cytokine production by rOv17 is characterized by an initial increase of TNF-alpha which is followed by an increase of IL-10 and a decrease of IL-12. By neutralization studies it was shown that the suppression of MHC class II molecules and of CD86 and CD40 is mediated by the rOv17 induced increase of IL-10. In contrast cellular hyporeactivity and the reduced IL-12 production remain unaffected by neutralization of IL-10. In comparison to rOv17 a truncated onchocystatin (trOv17) with lowered protease inhibitory activity was investigated. Surprisingly even trOv17 is immunomodulatory active suggesting that immunomodulation by onchocystatin is mediated by both an inhibitor-dependent and an inhibitor-independent mechanism. These data demonstrate that onchocystatin is a potent immunomodulator of host immune responses and in consequence is an essential component that enables the parasites a long persistence within their hosts.