Freilebende Nematoden als Vektoren und Reservoirs für Legionella pneumophila

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Liliane Rueß; Professor Dr. Michael Steinert
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440169731

Einige Virulenzmechanismen von Legionella pneumophila, dem Erreger der Legionärskrankheit, zeigen eine hohe Spezifität für die Infektion von humanen Lungengewebe. Diese Mechanismen, die hauptsächlich im multizellulären Kontext relevant zu sein scheinen, lassen sich nicht einfach mit der Legionella-Protozoen-Interaktion in der Umwelt erklären. Kürzlich konnten wir nachweisen, dass Nematoden, die aus einer Thermalquelle und einem Kühlturm isoliert wurden, Legionellen enthielten. Diese Beobachtung sowie Legionella-Infektionsstudien mit dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans und der Nachweis, dass Bodennematoden als Vektoren für andere humane Krankheitserreger fungieren, legen nahe, dass auch aquatische Nematoden als Umweltreservoir oder Vektoren für L. pneumophila dienen könnten. In einer nachfolgenden, umfassenden Freilanduntersuchung natürlicher (23 Badeseen) und technischer (1 Dusche, 7 Kühltürme) Habitate, haben wir Kühltürme als Hauptgewässer mit gemeinsamen Auftreten von Legionella und Nematoden identifiziert. Die entsprechenden dominanten L. pneumophila-Stämme und Nematodentaxa (u.a. Acrobeloides sp. Diploscapter sp., Monhystrella sp., Plectus sp.) wurden isoliert und in Kultur genommen. Das beantragte Projekt wird nun die Mechanismen der L. pneumophila-Nematoden-Interaktion untersuchen, erstmalig unter Berücksichtigung freilebender Nematoden, welche in vivo mit Legionella anzutreffen sind. Im ersten Schritt wird der Einfluss von L. pneumophila auf potentielle Vektoren/Wirte bestimmt, d.h. bakterielles Wachstum sowie Lebenszyklus, Biomasse und Nahrungswahl der Nematoden. Neben dominanten, freilebenden Taxa aus den Kühltürmen kommen hier auch C. elegans und L. pneumophila Corby als „Basismodell“ zu Einsatz. Im nächsten Schritt wird der Transport von Bakterien durch Nematoden in Ingestions-, Kolonisations- und Ausscheidungs-Tests, mittels L. pneumophila Corby Mutanten mit unterschiedlich starker Wirtsadhäsion, untersucht. Ein weiterer Fokus stellt der Kohlenstofffluss zwischen L. pneumophila und Nematoden dar. Hiermit wird die Hauptfrage, was den Ausgang der biotischen Interaktion maßgeblich bestimmt, adressiert: Fressen Nematoden die Legionellen oder nutzen die Legionellen Nematoden als Ressource? Fettsäuren kommen hierbei als Marker zum Einsatz, um Transport und Ernährung zu unterscheiden; der metabolischen Kohlenstoff-Fluss zwischen L. pneumophila und Nematoden wird mittels stabilen Isotopen (13C) bestimmt. Schließlich werden die Vektorfunktion und der Fraß der Nematoden unter semi-natürlichen Bedingungen, in nematodenfreien Biofilmen inokuliert mit mCherry-markierten Legionellen, modelliert. Dieses Arbeitsprogramm führt zu einem vertieften Einblick in die Persistenz, Verbreitung und Metazoen-Pathogenität von L. pneumophila. Es wird den Weg für verbesserte hygienische Sanierungsarbeiten ebnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen