Generationswechsel. unregelmäßiger oder periodischer Wechsel sich unterschiedlich fortpflanzender Generationen.

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1 Generationswechsel unregelmäßiger oder periodischer Wechsel sich unterschiedlich fortpflanzender Generationen. 1 Metagenesis: Wechsel von vegetativer und generativer Fortpflanzung z.b.: Aurelia aurita, Echinococcus spec. 2 Heterogonie: Wechsel unterschiedlicher generativer Fortpflanzungsarten (zweigeschlechtlich und Parthenogenese) z.b.: Leberegel (Fasciola hepatica), Reblaus (Viteus vitifolii) Bei Generationswechsel tritt häufig auch Wirtswechsel auf: d.h. unterschiedliche Generationen in unterschiedlichen Wirten -Generationswechsel mit Wirtswechsel häufig bei Parasiten! z.b.: Plasmodium (Malaria), Toxoplasma (Toxoplasmose), Schistosoma (Bilharziose), Fasciola (Fascioliasis), Echinococcus (Echinococcose)

2 Friedrich-Schiller-Universität Jena Biologisch-Pharmazeutische Fakultät Institut für Allgemeine Zoologie und Tierphysiologie Biologie für Mediziner PD Dr. Reinhard Predel Humanparasiten

3 Formen des Parasitismus fakultativ obligatorisch Hemiparasiten (Stechmücken) periodische Parasiten (z.b. Bettwanzen) permanente Parasiten (z.b. Cestoda) Ektoparasiten (temporär/stationär) Endoparasiten (Darm/Gewebe/intrazellulär)

4 T Parasit-Wirt Beziehung Die Widerstandsfähigkeit gegen eine Parasiteninfektion (z.b. Immunantwort) wird als Resistenz bezeichnet. Um diese Resistenz zu überwinden, entwickeln Parasiten spezifische Anpassungen, die oft mit einer Wirtsspezifität einhergehen. Ko-Evolution!... Parasit entwickelt spezifische Anpassungen, um die Resistenz des Wirtes zu überlisten; Wirt entwickelt Gegenmaßnahmen, um Anpassungen zu neutralisieren; Parasit entwickelt Strategien, um diesen Gegenmaßnahmen zu entgehen... Wer anhält, ist tot!

5 Man muss sehr schnell laufen, um angesichts einer sich sehr schnell verändernden Umgebung auf der Stelle zu bleiben Lewis Carrol: Alice im Wunderland

6 Grad der Parasitierung hat Einfluss auf die Partnerwahl und das Verhalten = Selektionsdruck Einfluss auf Partnerwahl: Balztanz bei Vögeln, Rivalenkämpfe, Gesang, Geruch, Aussehen Weibchen wählt nach Fitness: parasitierte Tiere haben geringeren Paarungserfolg Hintergedanken: Vermeidung Ansteckungsgefahr, bessere Absicherung der Familie, bessere genetische Qualität

7 humanpathogene Parasiten Protozoa Plasmodium Trypanosoma Leishmania Trematoda Opistorchis Schistosoma Cestoda Taenia Echinococcus Nematoda Ascaris Dracunculus Wucheria Arthropoda Ixodes Pediculus Cimex Pulex Erkrankung Malaria Schlafkrankheit/Chagaskrankheit Leishmaniose Leberzirrhose Bilharziose Bandwurmbefall Filariose Lästlinge/Krankheitsüberträger

8 Euglenozoa - ursprünglich Parasiten von Arthropoden, heutige Arten meist mit Wirtswechsel zwischen Arthropoden und Wirbeltieren, -mit Geißel, vegetative Vermehrung durch Längsteilung, diploid, generative Vermehrung bei einigen Arten beobachtet Trypanosoma spec. Schlafkrankheit Chagaskrankheit Leishmania spec. Leishmaniose Trypanosoma- und Leishmania-Arten gehören zu den wirtschaftlich und medizinisch wichtigsten Erregern von Tropenkrankheiten: Schlafkrankheit: , Chagaskrankheit: 18 Millionen Leishmaniose: 20 Millionen

9 Die Tsetsefliege (Glossina spec.) überträgt durch Stich die Trypanosomen. Beide Geschlechter stechen, vorwiegend am Tage! Im Blutausstrich sind die Trypanosomen (trypomastigote Form) zu erkennen: Kein Befall von Zellen! Apathie und Schläfrigkeit sind charakteristisch für die Spätphase (meningo-encephalitische Phase) der Trypanosomiasis (Schlafkrankheit).

10 Trypanosoma brucei als Erreger der Schlafkrankheit Tsetsefliege Mensch Trypanosomen in Speicheldrüse: Vermehrung durch Längsteilung, Umwandlung in trypomastigote Form 8 1 Stich der Tsetsefliege, Injektion von Trypanosomen 2 Trypanosomen im Blut 3 Wochen 7 Trypanosomen wandeln sich in epimastigote Form und verlassen den Darm 3 Trypanosomen: Vermehrung durch Längsteilung 6 Trypanosomen im Darm: Vermehrung durch Längsteilung 5 4 Trypanosomen im Blut Stich der Tsetsefliege, Aufnahme von Trypanosomen Energiegewinnung im Endwirt (Tsetsefliege): Atmungskette im Zwischenwirt: nur Glykolyse

11 Trypanosoma - Trypanosomiasis Die Gycocalyx der Trypanosomen stellt eine dicke VSG-Schicht (variantenspezifische Gycoproteine) dar. (Die Zwischenformen im Insekt haben keine VSG-Schicht.) Querschnitt durch T. congolense Durch sich ständig veränderndes Oberflächenglykoprotein (VSG) dargestellt, entzieht sich Trypanosoma dem Immunsystem. Die jeweils gebildeten Antikörper sind nur kurzzeitig wirksam. Deshalb erfolgen die Parasitämien in rhythmischen Abständen von ca. 10 Tagen (unten). Die variablen VSG-Moleküle sind über einen Phosphatidylanker in der Membran verankert. Nach ca. 10 Tagen hat sich eine neue VSG- Variante durchgesetzt.

12 Raubwanze Stich der Wanze, Aufnahme der trypomastigoten Form Epimastigote Form im Darm: Vermehrung Trypomastigote Form im Kot Trypomastigote Form im Blut Trypomastigote Form im Blut amastigote Form in Zellen, Vermehrung Mensch Lebenszyklus von Trypanosoma cruzi

13 Während Trypanosoma brucei im Endwirt (z.b. Mensch) extrazellulär in trypomastigoter Form lebt, erscheint Leishmania im Mensch intrazellulär in amastigoter Form, im Überträger = Endwirt (Insekt) promastigot. Sandmücken (Phlebotominae)

14 Leishmaniosen viszerale Leishmaniose Schwarzes Fieber oder Kala-Azar kutane Leishmaniose Bagdad-, Orientoder Aleppobeule Schleimhautleishmaniose Espundia L. donovani, in Europa L. infantum L. tropica, L. major, L. aethiopica, L. mexicana oder L. brasiliense. L. brasiliense

15 Verbreitung der Leishmanien Leishmania braziliensis Leishmania mexicana Leishmania tropica Leishmania donovani

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17 Plasmodium Malaria Plasmodium vivax - Malaria tertiana Plasmodium ovale - Malaria tertiana Plasmodium malariae - Malaria quartana Plasmodium falciparum - Malaria tropica Malaria wird durch Apicomplexa - Sporozoa - der Gattung Plasmodium hervorgerufen und durch Stiche weiblicher Mücken ( Mosquitos ) (Culicidae) der Gattung Anopheles übertragen. Anopheles spec. Culex spec. Anopheles und Culex in typischer Stichhaltung (oben). Die wasserlebenden Larven atmen an der Oberfläche (unten).

18 Charakteristika von Malariaerkrankungen Fieberkurven Plasmodium vivax Tertiana geringe Mortalität (43 %) (Inkubation 8-16 d) (Schüttelfrost, Mattigkeit, Leberund Milzschwellung) Plasmodium ovale Tertiana teilw. Mortalität (< 1 %) (Inkubation ca. 15 d) Plasmodium malariae Quartana teilw. Mortalität (7 %) (Inkubation d) (Nierenschädigung) Plasmodium falciparum Tropica hohe Mortalität (53 %) (Inkubation 7-12 d) (Kapillarverstopfung im ZNS ) Symptome: hohes, wiederkehrendes bis periodisches Fieber, Schüttelfrost, Beschwerden des Magen- Darm-Trakts und Krämpfe. Die Krankheit kann rasch zu Koma und Tod führen.

19 Verbreitung Malaria Plasmodium falciparum

20 primärer Generationswechsel: Schizonten Entwicklungszyklus des Malaria- Erregers Plasmodium vivax Hypnozoit Generationswechsel + Wirtswechsel Speicheldrüse Mensch Mücke Oocyste Für die Vollendung des Entwicklungszyklus der Plasmodien ist ein zweimaliger Mückenstich (Anopheles gambiae) erforderlich! Sporogonie Ookinet

21 Bei Malaria tropica durch Plasmodium falciparum: Starke Oberflächenverdickungen der Erythrocytenmembran ( Knobs ), besonders während der Zeit der Schizonten. Diese Knobs enthalten Parasiten-Antigene und haften an den Gefäßendothelzellen dies führt zur Verengung und Verstopfung der Kapillaren, besonders im Gehirn zerebrale Malaria. Knob Bei zerebraler Malaria ist die Prognose schlecht, deshalb die größte Mortalität bei Infektionen mit P. falciparum. Nucleus Nahrungsvakuole Schizont Weltweit sterben jährlich 1,5 bis 2,7 Millionen Menschen an Malaria, etwa die Hälfte von ihnen sind Kinder unter fünf Jahren. 90 % der Erkrankten leben auf dem afrikanischen Kontinent. Die Zahl der jährlichen Neuerkrankungen wird auf 300 bis 500 Millionen Fälle geschätzt. Erythrocyt

22 Entwicklung Trematoda Darm Ei adult frei (~ 24 h) (1.) Zwischenwirt frei Endwirt (Mollusca) (als Metacercarie oft (Wirbeltier) im 2. Zwischenwirt) Trematoden sind streng wirtsspezifisch für den ersten Zwischenwirt (Schnecke) - für den Endwirt (Wirbeltier) besteht keine hohe Wirtsspezifität. Weltweit verbreitet.

23 Opisthorchis felineus (Katzenleberegel) In Russland und Osteuropa häufig in stehenden und langsam fließenden Gewässern anzutreffen, in Deutschland im gesamten Ost-Brandenburg. In manchen Gebieten sind bis zu 80 % der Bevölkerung befallen; eigentliche Symptome treten erst bei Befall mit über hundert Egeln auf. Symptome: Gallengangentzündungen, Gallensteine und Gelbsucht; evtl. Auslöser von Gallengangskrebs. Vorbeugung: Die encystierten Metacercarien sind widerstandsfähig gegenüber Pökeln etc. und überleben Minustemperaturen, deshalb ist Garen der Fische unabdingbar in Risikogebieten.

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26 Eier Das Immunsystem kann Schistosomen nicht effektiv bekämpfen, da diese sich durch Präsentation von Wirtsantigenen auf ihrer Oberfläche tarnen. Vermeidung/Behandlung der Bilharziose A) Vorbeugend auf Hygiene achten (keine Verschmutzung von Gewässern mit Urin oder Fäkalien), Schneckenbekämpfung, nicht in stehenden Gewässern baden. S. mansoni S. haematobium B) Chemotherapie mit Praziquantel, es gibt keine Impfung C) Prophylaktische Einnahme (Stand by) oder eine Behandlung direkt nach dem Wasserkontakt mit Praziquantel ist sinnlos. Praziquantel wirkt ausschließlich bei erwachsenen Würmern, und die sind erst nach 4-12 Wochen entwickelt. Das Eindringen der Cercarien durch die Haut verursacht Juckreiz und kann zu allergischen Reaktionen führen.

27 Cestoda Taenia saginata/solium Echinococcus granulosus multilocularis

28 Cestoda Gruppe von parasitär meist im Darm der Wirtstiere lebenden Plattwürmern (Plathelminthes) mit etwa 3500 Arten, welche sich durch das völlige Fehlen eines eigenen Verdauungstraktes auszeichnen. Mit Anheftungsorganen am Vorderende. wenige Millimeter bis 20 m lang; obligatorische endoparasitische Zwitter mit oft großer Zahl gleichartiger Geschlechtsorgane Lebenszyklus mit Wirtswechsel: 1) Eier oder ganze Proglottiden werden vom Endwirt mit dem Kot ausgeschieden. 2) Es schlüpfen passive Larven (Coracidien oder Oncosphaeren), die vom Zwischenwirt aufgenommen werden müssen. 3) Entwicklung zu Metacestoden, welche sich ungeschlechtlich vermehren können. 4) Metacestoden des Zwischenwirtes müssen (über Verzehr rohen Fleisches) in den Darm des Endwirtes gelangen, dort Erreichen der Geschlechtsreife. 5) Im Darm erfolgt die generative Vermehrung. Symptome: Gewichtsverlust, Verdauungsbeschwerden, Koliken Chemotherapeutische Behandlung mit Niclosamid und Praziquantel

29 Endwirt Mensch 2-8m Taenia solium Schweinefinnenbandwurm Zwischenwirt Schwein

30 Echinococcus spec. Hunde-/Fuchsbandwurm Echinococcus granulosus generative Fortpflanzung Echinococcus multilocularis alveoläre = multiloculäre Cyste Knospung im Larvenstadium Hydatide = uniloculäre Cyste vegetative Fortpflanzung Mensch: Zwischenwirt

31 Nematoda (Fadenwürmer) extrem artenreiche aber morphologisch einförmige Tiergruppe mit hohen Individuendichten in sehr verschiedenartigen Biotopen, viele Arten sind Endoparasiten bei Pflanzen und Tieren meist langgestreckt und drehrund mit dicker Kutikula (Ecdysozoa Häutungen), stehen unter hohem Innendruck meist getrenntgeschlechtlich, ungegliedert, ohne Zirkulationssystem kleine Arten mit Zellkonstanz (Eutelie): Caenorhabditis elegans als Modelltier der Entwicklungsbiologie parasitische Nematoden zwischen 1 mm und 9 Meter lang; mit oder ohne Zwischenwirt. Ascaris lumbricoides/enterobius vermicularis Trichinella spiralis Dracunculus medinensis/wucheria bancrofti

32 Ascaris lumbricoides (Spulwurm) Befall bei 20% der Menschen weltweit, ohne Zwischenwirt Lebenszyklus: 1. Ei mit drittem Larvenstadium wird oral aufgenommen und im Dünndarm freigesetzt 2. Durchbohren der Darmwand, Transport zur Leber, dort Häutung zum 4. Larvenstadium 3. Wanderung zu Lungenalveolen, dort Passage Luftröhre (Bronchialschleim) 4. Abhusten oder Wiederverschlucken (insges. 30 Tage) 5. Zurück zum Dünndarm: adult ca. 18 Monate Weibchen legt bis zu 25 Millionen Eier Zyklus bei Enterobius vermicularis (Madenwurm) ohne Blutpassage

33 Dracunculus medinensis (Medinawurm) Aride Gebiete in Afrika, mit Zwischenwirt (Kleinkrebs, Cyclops) Lebenszyklus: 1. Eilarven werden von Kleinkrebsen gefressen, häuten sich dort zweimal 2. Kleinkrebse gelangen mit Trinkwasser in den Darm des Menschen 3. Larven befallen Thorax-/Abdominalmuskulatur, reifen zu adulten Tieren und paaren sich 5. ca. 8 Monate nach Befall wandern die Weibchen in das Unterhautbindegewebe der Extremitäten und entlassen bei Wasserkontakt des Wirtes Eier aus platzendem Geschwür Mensch einziger wichtiger Wirt, starker Rückgang nach Aufklärungskampagnen

34 Wucheria bancrofti Befall bei 120 Mill. Menschen, Zwischenwirt v.a. Culex sp. Schwere Verlaufsform: Elefantiasis

35 Parasiten und Krankheitsüberträger Zecken Ixodes ricinus (Ixodidae) Entfernung von Zecken

36 Parasiten und Krankheitsüberträger Phthiraptera Überträger von: Klassisches Fleckfieber (Rickettsia prowazekii) Wolhynisches Fieber (Rikettsia quintana) Epidemisches Rückfallfieber (Borrelia recurrentis) Pediculus humanus (Pediculidae)

37 Parasiten und Krankheitsüberträger Heteroptera Cimex lectularius (Cimicidae) Traumatische Insemination

38 Parasiten und Krankheitsüberträger Siphonaptera Flohstiche Pestherde

39 Allen Studenten ein schönes Weihnachtsfest!