Die Toxoplasmose ist eine von einzelligen Parasiten (Toxoplasma gondii) übertragene Infektionskrankheit. Mit einer Seroprävalenz von ca. 50% stellt die Erkrankung eine der bedeutendsten Zoonosen in der deutschen Bevölkerung dar.
Aktuelle Forschungsprojekte
In Kooperation mit der Arbeitsgruppe Histologie und Embryologie des Veterinär-Anatomischen Institutes der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig werden verschiedene Forschungsprojekte zu Toxoplasma gondii durchgeführt. Dabei stehen insbesondere die Pathogenese der kongenitalen Toxoplasmose, die plazentare Transmission des Parasiten sowie die Auswirkungen der Infektion auf die Entwicklung fetaler Organe und Gewebe im Fokus.
Etablierung und Validierung eines Meerschweinchenmodells für die humane kongenitale Toxoplasmose
Die Toxoplasmose ist eine der weltweit am meisten verbreiteten Zoonosen. Sie wird durch den einzelligen Parasiten Toxoplasma gondii verursacht. Dieser weist unter anderem einen ausgeprägten Tropismus für neuronale Zellen auf. Hauptwirt des Parasiten ist die Katze, über deren Kot oder den rohen Verzehr infizierter Zwischenwirte sich Menschen infizieren können. Kommt es beim Menschen und Tier während der Schwangerschaft zur erstmaligen Infektion des Muttertieres, werden infolge die Feten vertikal infiziert, welches oftmals weitreichende neurale Missbildungen oder den Schwangerschaftsabbruch zur Folge hat.
Bislang existieren keine Daten zum genauen Zelltropismus von T. gondii während der Gehirnentwicklung.
Ziel dieses Projekts ist es, das Meerschweinchen als Modelltier für die kongenitale Toxoplasmose, insbesondere für die humane kongenitale Toxoplasmose, zu etablieren und auf Basis der Erregertransmission, pathomorphologischen und immunhistologischen Befunde zu validieren. Das Projekt liefert die Basis für die Verwendung des Meerschweinchens als Tiermodell zur Untersuchung wissenschaftlicher Fragestellungen von hoher Aktualität und klinischer Bedeutung u.a. zur Pathogenese, Diagnostik, Therapie und Prognose der kongenitalen Toxoplasmose.
(Grochow)
Mechanismen der plazentaren Transmission von Toxoplasma gondii und frühe Veränderungen im fetalen Gehirn
Die kongenitale Toxoplasmose stellt eine schwerwiegende Komplikation einer erstmaligen Infektion mit dem einzelligen Parasiten Toxoplasma gondii während der Schwangerschaft dar. Über die Plazenta kann der Erreger auf den Fetus übertragen werden und insbesondere das sich entwickelnde Gehirn schädigen. Die zugrunde liegenden Mechanismen der plazentaren Transmission sowie die frühen molekularen Veränderungen im fetalen Gehirn sind bislang jedoch nur unvollständig verstanden.
Aufbauend auf dem etablierten Meerschweinchenmodell der humanen kongenitalen Toxoplasmose untersucht das Projekt die Interaktionen zwischen Parasit, Plazenta und fetalem Gewebe während der frühen Infektionsphase. Im Mittelpunkt stehen dabei die kompartimentspezifischen Immunantworten in der maternalen und fetalen Plazenta, die Mechanismen der Überwindung der plazentaren Barriere durch T. gondii sowie frühe molekulare Veränderungen im fetalen Gehirn, die zur Entstehung neurologischer Schäden beitragen können.
Zur Untersuchung dieser Fragestellungen werden verschiedene experimentelle Methoden miteinander kombiniert. Hierzu gehören in-vivo-Infektionsmodelle, organotypische Ex-vivo-Gewebekulturen, Transkriptom- und Proteomanalysen sowie histologische, konfokalmikroskopische und ultrastrukturelle Untersuchungen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Identifizierung von Signalwegen und Wirts-Parasit-Interaktionen, die an der plazentaren Erregerübertragung und der frühen Schädigung des fetalen Gehirns beteiligt sind.
Antimikrobielle Peptide als neuer Ansatz zur Behandlung der Toxoplasmose
In diesem Projekt wird untersucht, wie antimikrobielle Peptide (AMPs) auf die unterschiedlichen Entwicklungsstadien von T. gondii wirken. Dabei stehen insbesondere die Veränderungen der Parasiten auf zellulärer und ultrastruktureller Ebene im Fokus. Mithilfe hochauflösender konfokaler und elektronenmikroskopischer Verfahren wird untersucht, wo die Peptide innerhalb der Parasiten lokalisiert sind und welche Veränderungen sie an Zellmembran und inneren Strukturen hervorrufen.
Die Untersuchungen zeigen, dass die getesteten antimikrobiellen Peptide die Lebensfähigkeit der Parasiten deutlich reduzieren. Gleichzeitig kommt es zu charakteristischen strukturellen Veränderungen, darunter eine Verengung der Parasiten, Porenbildungen und Vertiefungen an der Zelloberfläche sowie eine zunehmende Schädigung der Zellmembran. Die konfokalmikroskopischen Untersuchungen weisen zudem darauf hin, dass sich die Peptide im Zellinneren der Parasiten anreichern.
Die Ergebnisse liefern damit wichtige Erkenntnisse über die Wirkmechanismen antimikrobieller Peptide gegen T. gondii und zeigen, dass diese Substanzen den Parasiten durch gezielte strukturelle und zelluläre Schädigung beeinträchtigen können. Langfristig könnten AMPs daher einen interessanten Ansatz für die Entwicklung neuer oder ergänzender Therapiestrategien gegen die Toxoplasmose darstellen.