Einblick

Meine Forschung: Das Immunsystem von Stören

Die IGB-Doktorandin Christin Höhne hat den ersten Artikel ihrer Doktorarbeit in der wichtigen Fachzeitschrift Reviews in Aquaculture veröffentlicht. Erst kürzlich haben Kolleg*innen das Erbgut des Störs entschlüsselt. Basierend auf diesen neuen Daten und den bisherigen Studien zum Thema hat sie zusammen mit Kollegen vom IGB sowie aus Würzburg, Toulouse und Novosibirsk einen profunden Überblick über das Immunsystem von Stören und Löffelstören (Acipenseriformes) erarbeitet.

Der Sternhausen (Acipenser stellatus) ist ein typischer Donaustör und wandert ins Schwarze Meer (linkes Bild). Christin Höhne hat diesen Baltischen Stör (Acipenser oxyrinchus) vermessen und gewogen, um sein Wachstum zu kontrollieren und die Futtermenge anzupassen (rechtes Bild). | Fotos: Christin Höhne und IGB

Was ist das Spannende am Immunsystem eines Störs?

Christin Höhne: Kenntnisse über das Immunsystem von Störarten wie dem Baltischen Stör oder Sterlet sind wichtig für Forschung und Praxis: sowohl die Evolutionsforschung als auch die kaviar- und fleischproduzierende Aquakultur haben einen Nutzen von den Ergebnissen, ebenso die Schutz- und Wiederansiedlungsprogramme für wildlebende Störe. Störe nehmen aufgrund ihres stammesgeschichtlichen Alters einen besonderen Platz im Stammbaum zwischen Haien und Echten Knochenfischen wie Karpfen und Zebrafischen ein, was sie für die Erforschung der Evolution des Immunsystems sehr interessant macht. Spannend ist, dass sie ihr Genom unabhängig von den Echten Knochenfischen verdoppelt haben, was sich natürlich auch auf das Schicksal der Immungene ausgewirkt hat.

Wie untersucht man ein Immunsystem?

Wir haben die Expression von Immungenen, von denen nach der Genomverdopplung beide Genkopien erhalten geblieben sind, in Schlüsselpositionen untersucht, um Rückschlüsse auf die Funktionsausprägung der Gene ziehen zu können. Heraus kam unter anderem, dass einige Genfunktionen auf beide Kopien verteilt zu sein scheinen, in der Evolutionsforschung nennen wir das Subfunktionalisierung, und dass bei gleichzeitiger Gewebespezialisierung, dazu gleich mehr. Hieraus ergeben sich weitere Fragen zu den Signalwegen des Immunsystems – Informationen, die zum Beispiel für die Entwicklung spezifischer Impfstoffe wichtig sind.

Was erhoffst du dir von deiner Arbeit?

Ich will dazu beitragen, das Immunsystem der Störe besser zu verstehen. Ich wünsche mir sehr, dass wir in Zukunft auf Krankheiten in den Zuchtanlagen gezielter reagieren und das Auftreten dieser durch Impfung im richtigen Alter des Störes sogar verhindern können. In besser erforschten Sektoren der Aquakultur ist das ja bereits der Fall, wie man am Beispiel Lachs sieht. Das ist nicht nur für die kommerzielle Störaquakultur von großer Bedeutung, sondern vor allem für unsere Schutz- und Wiederansiedelungsprogramme, auf die Störe weltweit angewiesen sind.

In eurem Überblicksartikel schaut ihr euch das angeborene und das adaptive Immunsystem an. Welches hat mehr Überraschungen bereitgehalten?

Zunächst muss man sagen, dass – nicht nur bei Stören – Signalwege und Komponenten des angeborenen und adaptiven Immunsystems stark ineinandergreifen, sodass eine strikte Trennung dieser beiden Systeme kaum möglich ist. Wenn ich es aber klassisch betrachte, hat mich das angeborene Immunsystem am meisten überrascht. So haben Störe und Löffelstöre spezielles lymphoides Gewebe, das mit Gehirn und Herz assoziiert ist und in dem Immunzellen gebildet werden und Immunreaktionen ablaufen. Es sind sonst keine anderen Tiere bekannt, die Immungewebe sowohl im Gehirn als auch im Herzen besitzen. Außerdem fehlt ihren Neutrophilen, eine Unterform der weißen Blutkörperchen, das Enzym Myeloperoxidase, welches zum Beispiel wichtig für die intrazelluläre Verdauung von Krankheitserregern ist. Stör-Neutrophile besitzen stattdessen das Enzym Phosphatase, ein Merkmal, das sie mit Vögeln teilen. Für die Erkennung von Krankheitserregern sind Rezeptoren an der Zelloberfläche zuständig, von denen einige bisher nur bei Säugetieren gefunden wurden und die in Vögeln, Reptilien und Amphibien fehlen. Manche von ihnen, darunter der sogenannte Toll-like-Rezeptor 6, wurden in den letzten Jahren jedoch auch in Stören und Haien entdeckt. Von einigen Rezeptoren wurden in Stören mehrere Genkopien gefunden, was bedeuten kann, dass diese möglicherweise auch andere Liganden binden und damit andere Krankheitserreger erkennen könnten, als es die gleichen Rezeptoren beispielsweise im Menschen tun.

Ihr habt in dem Artikel eine Menge Unbekannte benannt: Welchen Aspekt nimmst du dir als nächstes vor?

Das adaptive Immunsystem der Störe ist bisher weniger erforscht, scheint aber nach jetzigem Kenntnisstand die grundlegenden Komponenten mit den Säugetieren zu teilen. Es sind noch einige Untersuchungen nötig, um die funktionellen Zusammenhänge und Signalwege des Störimmunsystems zu verstehen. Eine Aufgabe, die aufgrund der Genomduplizierung spannend bleibt. Als nächstes möchte ich untersuchen, wie sich das Immunsystem der Störe im Laufe ihrer Entwicklung von Larve zu Jungstör verändert. Ich hoffe davon eine Empfehlung ableiten zu können, wann optimale Zeitfenster für mögliche Impfungen sind. Außerdem möchte ich Markergene identifizieren, die zur Feststellung von Krankheitsresistenzen herangezogen werden können. Diese könnten in Zukunft bei der Auswahl geeigneter Zuchttiere helfen, um vitalen Störnachwuchs zu erzeugen.

Lesen Sie den Artikel Open Access in Reviews in Aquaculture >

Die Arbeiten zum Immunsystem von Stören erfolgten im Rahmen des Arbeitspaketes 4 des Projekts STURGEoNOMICS.

Ansprechpersonen

Christin Höhne

Gastwissenschaftler*in
Forschungsgruppe
Genetik und Evolution von Fischen (und anderen Wirbeltieren)

Matthias Stöck

Forschungsgruppenleiter*in
Forschungsgruppe
Genetik und Evolution von Fischen (und anderen Wirbeltieren)

Sven Würtz

Forschungsgruppenleiter*in
Forschungsgruppe
Molekulare Fischphysiologie
Projekte

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