Sandra Jastrzembski GENETISCHE DIVERSITÄT VON ECHINOCOCCUS MULTILOCULARIS: VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN ZWEIER MARKERSYSTEME

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6 D100 Dissertation der Universität Hohenheim, Institut für Parasitologie Von der Fakultät Naturwissenschaften der Universität Hohenheim zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Dissertation. Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Heinz Breer 1. berichtende Person: Prof. Dr. rer. nat. Ute Mackenstedt 2. berichtende Person: Prof. Dr. rer. nat. Johannes Steidle Eingereicht am: Mündliche Prüfung am: Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. ISBN Paperback: ISBN E-Book: WFA Medien Verlag, Stuttgart WFA Medien Verlag Patrick Haag, Uhlandstr. 65, Wimsheim Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.

7 Genetische Diversität von Echinococcus multilocularis: vergleichende Untersuchungen zweier Markersysteme Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) Fakultät Naturwissenschaften Universität Hohenheim Institut für Zoologie Fachgebiet Parasitologie vorgelegt von Sandra Jastrzembski aus Essen 2016

8 Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Heinz Breer 1. berichtende Person: Prof. Dr. rer. nat. Ute Mackenstedt 2. berichtende Person: Prof. Dr. rer. nat. Johannes Steidle Eingereicht am: Mündliche Prüfung am:

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10 Danksagung Eine Doktorarbeit zu schreiben ist schon schwer genug, aber noch schwerer ist es die richtigen Worte zu finden, um meinen Dank gegenüber den vielen Personen auszudrücken, die mich auf diesem langen Weg unterstützt haben. Zunächst gilt mein Dank natürlich Frau Prof. Dr. Ute Mackenstedt, die mir das Thema zur Verfügung gestellt und es mir ermöglicht hat, in ihrer Arbeitsgruppe die Dissertation anzufertigen. Herrn Prof. Dr. Johannes Steidle und Herrn Prof. Dr. Peter Rosenkranz vielen Dank für die Bereitschaft, als zweiter bzw. dritter Gutachter meiner Arbeit zu fungieren. Herrn Dr. Thomas Romig, Frau Dr. Anke Dinkel und Frau Dr. Marion Wassermann möchte ich für die gute Betreuung danken. Vielen Dank, dass ihr drei mir immer alle Fragen egal ob zur Laborarbeit, dem Fuchsbandwurm und anderen Parasiten, oder sonstigen Dingen geduldig beantwortet habt und mir bei Problemen jederzeit zur Verfügung standet. Allen anderen Kollegen aus dem FG Parasitologie herzlichen Dank für die gute Zusammenarbeit und die angenehme Arbeitsatmosphäre. Ein besonders herzlicher Dank gilt Frau Dr. Jenny Knapp, die mich in das komplexe Thema Mikrosatelliten eingearbeitet hat und mir über all die Jahre immer wieder bei ungezählten Fragen und Problemen geduldig zur Verfügung stand. Merci beaucoup Jenny! Auch dem gesamten Team in Besançon gilt mein herzlicher Dank für die gute Zusammenarbeit, und dass sie mich während meiner Zeit dort so herzlich aufgenommen haben.

11 Den Mitarbeitern des Landesgesundheitsamtes Baden-Württemberg, insbesondere Herrn Dr. Rainer Oehme, vielen Dank dafür, dass ich dort das Sequenzieren lernen durfte. Vielen Dank den Jägern und Jagdgemeinschaften der Schwäbischen Alb, die dem FG Parasitologie seit Jahren Füchse für Untersuchungen zur Verfügung stellen. Conny, Steffi und Daniela aus der Tierökologie: Einfach nur Danke für die schöne Zeit! Nicht zu vergessen Nicole und alle anderen Biologen + 1. Ich danke euch für die vielen Diskussionen, Aufmunterungen, Ratschläge, einfach für die Freundschaft, ein Wort, dass so viel mehr ausdrückt, als sich in Worte fassen lässt! Meiner Familie, insbesondere meinen Eltern, möchte ich sagen, dass ich euch unendlich dankbar bin für die jahrelange Unterstützung und dass ihr immer an mich geglaubt habt. Danke! Und zum Schluss und doch nicht zu Letzt: Danke meinem Mann Daniel, danke für alles!

12 Abkürzungsverzeichnis Abb. Acc.-Nr. AE AS Abbildung Accession-Number alveoläre Echinokokkose Aminosäure atp6 Adenosintriphosphatase Untereinheit 6 BLAST bp Basic Local Alignment Search Tool Basenpaar C Grad Celsius CE cm cob Zystische Echinokokkose Zentimeter Cytochrom b cox1 Cytochrom-C-Oxidase Untereinheit 1 DNA dntp EtOH EW fw g Ht IST kb km MgCl2 Desoxyribonukleinsäure (Desoxyribo Nucleic Acid) Desoxyribonukleosidtriphosphat Ethanol Endwirt forward Primer Gramm Haplotyp Intestinal Scraping Technique Kilobasen Kilometer Magnesiumchlorid

13 Min. mm mm ms mt Minute Millimeter Millimolar mikrosatellitenmitochondrial µm Mikrometer NaAc NaOH Natriumacetat Natriumhydroxid nd1 NADH-Dehydrogenase Untereinheit 1 nd2 NADH-Dehydrogenase Untereinheit 2 PBS PCR pmol Ref. rev rpm Sek. spp. SSCP Tab. TBE UV ZW Phosphatgepufferte Salzlösung (Phosphate Buffered Saline) Polymerase-Kettenreaktion (Polymerase Chain Reaction) Pikomol Referenz reverse Primer Umdrehungen pro Minute (Rotations Per Minute) Sekunde species pluralis Single Strand Conformation Polymorphism Tabelle Tris-Borat-EDTA-Puffer ultraviolett Zwischenwirt

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15 Gliederung Danksagung Abkürzungsverzeichnis 1. Einleitung Echinococcus multilocularis Taxonomische Einordnung Morphologie Lebenszyklus und Wirtsspektrum Lebenszyklus Wirtsspektrum Europa Asien Nordamerika Die humane alveoläre Echinokokkose Geographische Verbreitung und Prävalenz Weltweit Europa Asien Nordamerika Mögliche Verbreitungswege Genetische Diversität Mitochondriale Marker Mikrosatelliten-Marker Ziele der Arbeit Material und Methoden Material Probenherkunft Proben EchinoRisk Proben Hohenheim Methoden 28 I

16 Gliederung Probenisolierung Isolierung adulter Würmer aus Füchsen mittels IST Proben Hohenheim Proben EchinoRisk Isolierung von Metacestoden aus Bisamen und Nutria DNA-Extraktion Proben EchinoRisk Proben Hohenheim PCR Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) nested-pcr Gelelektrophorese Sequenzierung nach Sanger Vermeidung von Kontaminationen Nachbearbeitung der Ergebnisse und Auswertung Verwendete mitochondriale Marker Amplifizierung der vollständigen Sequenz von atp Partielle Amplifikation von nd Partielle Amplifikation von cox EmsB Vorbereitung der Sequenzierung durch PCR Sequenzierung Nachbearbeitung der Ergebnisse und Auswertung Verwendete Materialien und Chemikalien 46 II

17 Gliederung 3. Ergebnisse Ergebnisse der mitochondrialen Marker atp nd cox Konkatenierte Sequenzen Ergebnisse des Mikrosatelliten-Markers EmsB Vergleich der Ergebnisse der verwendeten Markersysteme Genetische Diversität in Europa Allgemeine Darstellung Darstellung der genetischen Diversität mit Diversitätsindex Vergleich der mit beiden Methoden erhaltenen genetischen Diversität Mischinfektionen Andere Wirtstiere Diskussion Morphologische und genetische Einordnung von Echinococcus multilocularis Mitochondriale Marker EmsB Die genetische Diversität von Echinococcus multilocularis in Europa Vergleich der Ergebnisse der beiden Markersysteme Mischinfektionen Andere Wirtstiere Geographische und genetische Hintergründe Zusammenfassung Abstract 123 III

18 Gliederung Literaturverzeichnis 125 Tagungsbeiträge 148 Abbildungsverzeichnis 149 Tabellenverzeichnis 152 Anhang Lebenslauf IV

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