Bioinformatische Identifizierung und Charakterisierung von Zyklin-abhängigen Kinasen und Zyklinen des Parasiten Eimeria tenella und deren Nutzung im rationalen Wirkstoffdesign

Parasiten der Apicomplexa umfassen sowohl humanpathogene, als auch tierpathogene Protozoen. Beispiele für wichtige Vertreter human- und tierpathogener Parasiten sind Plasmodium falciparum und Eimeria tenella. E. tenella verursacht die Kokzidiose des Hühnchens, eine Darmerkrankung die weltweit für Verluste in einer geschätzten Höhe von bis zu 3 Milliarden US$ verantwortlich zeichnet. Eine prophylaktische Vakzinierung gegen diese Krankheit ist ökonomisch meist ineffizient, und eine Behandlung mit Kokzidiostatika wird durch häufige Resistenzbildung gegen bekannte Wirkstoffe erschwert. Diese Situation erfordert die Entwicklung neuer kostengünstiger Alternativen. Geeignete Zielproteine für die Entwicklung neuartiger Arzneistoffe zur Behandlung der Kokzidiose sind die Zyklin-abhängigen Kinasen (CDKs), zu denen auch die CDK-related Kinase 2 (EtCRK2) aus E. tenella gehört. Diese Proteine sind maßgeblich an der Regulation des Zellzyklus beteiligt. Durch chemische Validierung mit dem CDK Inhibitor Flavopiridol konnte nachgewiesen werden, dass ein Funktionsverlust von CDKs in E. tenella die Vermehrung des Parasiten in Zellkultur inhibiert. E. tenella CDKs sind daher als Zielproteine für die Entwicklung einer Chemotherapie der Kokzidiose geeignet. Mittels bioinformatischer Tiefenanalysen sollten CDK Proteine im Parasiten E. tenella identifiziert werden. Das Genom von E. tenella liegt in Rohfassung vor [ftp://ftp.sanger.ac.uk]. Jedoch waren zum Zeitpunkt dieser Arbeiten viele Sequenzen des Genoms noch nicht annotiert. Homologe CDK Proteine von E. tenella konnten durch den Vergleich von Sequenzinformationen mit anderen Organismen der Apicomplexa identifiziert und analysiert werden. Durch diese Analysen konnten neben der bereits bekannten EtCRK2, drei weitere, bislang nicht annotierte CDKs in E. tenella identifiziert werden (EtCRK1, EtCRK3 sowie EtMRK). Darüber hinaus wurde eine Analyse der entsprechenden Zykline – der Aktivatoren der CDKs – bezüglich Funktion und Struktur, sowie eine Datenbanksuche nach bisher nicht beschriebenen Zyklinen in E. tenella durchgeführt. Diese Suchen ergaben vier neue potentielle Zykline für E. tenella, wovon EtCYC3a als Aktivator der EtCRK2 von María L. Suárez Fernández (Intervet Innovation GmbH, Schwabenheim) bestätigt werden konnte. Sequenzvergleiche lassen vermuten, dass auch EtCYC1 und EtCYC3b in der Lage sind, EtCRK2 zu aktivieren. Außerdem ist anzunehmen, dass EtCYC4 als Aktivator der EtCRK1 fungiert. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit war die Suche und Optimierung nach neuen Inhibitoren von CDKs aus E. tenella. In vorangegangenen Arbeiten konnten bereits Inhibitoren der EtCRK2 gefunden werden [BEYER, 2007]. Mittels Substruktur- und Ähnlichkeitssuchen konnten im Rahmen dieser Arbeit weitere Inhibitoren der EtCRK2 identifiziert werden. Vier dieser Strukturklassen erfüllen die Kriterien einer Leitstruktur. Eine dieser Leitstrukturen gehört zur Strukturklasse der Benzimidazol-Carbonitrile und ist bislang nicht als Inhibitor anderer Kinasen beschrieben. Diese neu identifizierte Leitstruktur konnte in silico weiter optimiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Bindungsenergien von Vertretern dieser Strukturklasse berechnet, um einen wahrscheinlichen Bindemodus vorherzusagen. Für die weiterführende in silico Optimierung wurde eine virtuelle kombinatorische Substanzbibliothek dieser Klasse erstellt. Die Auswahl geeigneter Verbindungen für eine chemische Synthese erfolgte durch molekulares Docking unter Nutzung von Homologiemodellen der EtCRK2. Darüber hinaus wurde ein in silico Screening nach potentiellen Inhibitoren der PfMRK und EtMRK durchgeführt. Dabei konnten weitere interessante virtuelle Hit-Strukturen aus einer Substanzdatenbank kommerziell erhältlicher Verbindungen gefunden werden. Durch dieses virtuelle Screening konnten jeweils sieben Verbindungen als virtuelle Hits der PfMRK sowie der EtMRK identifiziert werden. Die Häufung von Strukturklassen mit bekannter CDK Aktivität deutet darauf hin, dass während des virtuellen Screenings eine Anreicherung von CDK Inhibitoren stattgefunden hat. Diese Ergebnisse lassen auf eine Weiterentwicklung neuer Wirkstoffe gegen Kokzidiose und Malaria hoffen.

Biochemische Charakterisierung der Zyklin-abhängigen Kinase 2,Aktivator-Komplexe des Parasiten Eimeria tenella sowie deren Nutzung in der Wirkstoffforschung

Der Stamm der Apicomplexa ist eine artenreiche Gruppe, der einzellige, meist obligat intrazelluläre Parasiten angehören, darunter auch erstzunehmende Krankheitserreger wie Plasmodium sp. sowie tierpathogene Vertreter wie Eimeria sp. und Theileria sp. Eimeria sp. verursacht die Kokzidiose beim Huhn. Diese Krankheit bedingt weltweite Verluste in der Geflügelindustrie von etwa 3 Milliarden US$ pro Jahr [DALLOUL & LILLEHOJ, 2006; SHIRLEY et al., 2007; LUCIUS & LOOS-FRANK, 2008]. Die Parasiten weisen eine hohe Resistenzbildungsrate gegen vorhandene Wirkstoffe auf. Zudem ist der Einsatz von Vakzinen mit Nebenwirkungen verbunden und für hohe Produktionskosten verantwortlich. Daher ist die Entwicklung von neuen, kostengünstigen und effektiven Kokzidiostatika eine dringend notwendige Herausforderung [KINNAIRD et al., 2004]. rnAuf Grund ihrer essentiellen, regulatorischen Funktion im eukaryotischen Zellzyklus sind Zyklin-abhängige Kinasen (CDKs) validierte Zielproteine [LEHNINGER et al., 2005]. Auch Eimeria tenella CDC2-related kinase 2 (EtCRK2) wurde bereits mittels des bekannten CDK-Inhibitors Flavopiridol als Zielprotein chemisch validiert [ENGELS et al., 2010]. Wie bei allen CDKs ist die Aktivität von EtCRK2 abhängig von der Bindung eines Aktivators, der zur Zyklin-Proteinfamilie gehört. Dieser natürliche EtCRK2-Aktivator war jedoch bislang nicht bekannt. Deshalb war ein Teil dieser Arbeit die Identifizierung des natürlichen EtCRK2-Aktivators. Bioinformatische Analysen identifizierten vier E. tenella Zyklin-ähnliche Proteine (EtCYC1, EtCYC3a, EtCYC3b und EtCYC4), die nah verwandt zu den Plasmodium falciparum-Zyklinen sind [ENGELS et al., 2010; SUÁREZ FERNÁNDEZ et al., bislang unveröffentlichte Daten]. Im Rahmen dieser Arbeit konnten zwei neue Aktivatoren identifiziert und biochemisch charakterisiert werden: der bekannte CDK-Aktivator XlRINGO und das neue E. tenella-Zyklin EtCYC3a. Nachdem der nicht-radioaktive TR-FRET-Assay für die EtCRK2 etabliert und optimiert wurde, konnte die EtCRK2-Aktivität im Komplex mit beiden Aktivatoren und weitere wichtige kinetische Parameter bestimmt werden.rnZusätzlich wurde dieser Assay zum in vitro Screening einer kommerziellen Chemikalienbibliothek auf die EtCRK2 eingesetzt, um potentielle Inhibitoren für EtCRK2 zu identifizieren. Dieses in vitro Screening gefolgt von einer in silico Hit-Anreicherung identifizierte 19 aktive Verbindungen für die durch EtCYC3a und XlRINGO aktivierte EtCRK2. Zudem wurden drei Struktur-Cluster definiert: Naphthoquinone, 8-Hydroxyquinoline und 2-Pyrimidinyl-aminopiperidin-propan-2-ole. rnDie aktivsten Vertreter von jedem Cluster wurden als Leitstrukturen ausgewählt und auf EtCRK2 und HsCDK2 getestet. Aufgrund ihrer inhibierenden Wirkung auf EtCRK2 stellen diese Verbindungen viel versprechende Leitstrukturen für die Entwicklung eines neuen Antikokzidiums dar. Hiermit konnte auch gezeigt werden, dass BES124764, der Vertreter des 2-Pyrimidinyl-aminopiperidin-propan-2-ol-Clusters, in der Lage ist, die EtCRK2 selektiv zu inhibieren. rnDaher wird BES124764 sowie einige Derivate in den Leitstruktur-Optimierungsprozess für die Auffindung eines neuen Arzneimittelkandidaten gegen Kokzidiose eingehen.rn

MODULATION OF HOST INTESTINAL MYOELECTRIC ACTIVITY BY LOCAL ANAPHYLAXIS: A COMPONENT OF PROTECTIVE IMMUNITY TO AN ENTERIC PARASITE (TRICHINELLA SPIRALIS, EIMERIA NIESCHULZI, BOWEL MOTILITY)

The hypothesis tested was that rapid rejection of Trichinella spiralis infective larvae from immunized rats following a challenge infection is associated with a local anaphylactic reaction, and this response should be reflected in altered small intestinal motility. The objective was to determine if altered gut smooth muscle function accompanies worm rejection based on the assumption that anaphylaxis in vivo could be detected by changes in intestinal smooth muscle contractile activity (ie. an equivalent of the Schultz-Dale reaction or in vitro anaphylaxis). The aims were to (1) characterize motility changes by monitoring intestinal myoelectric activity in conscious rats during the enteric phase of T. spiralis infection in immunized hosts, (2) detect the onset and magnitude of myoelectric changes caused by challenge infection in immunized rats, (3) determine the parasite stimulus causing changes, and (4) determine the specificity of host response to stimulation. Electrical slow wave frequency, spiking activity, normal interdigestive migrating myoelectric complexes and abnormal migrating action potential complexes were measured. Changes in myoelectric parameters induced by larvae inoculated into the duodenum of immune hosts differed from those associated with primary infection with respect to time of onset, magnitude and duration. Myoelectric changes elicited by live larvae could not be reproduced by inoculation of hosts with dead larvae, larval excretory-secretory products, or by challenge with a heterologous parasite, Eimeria nieschulzi. These results indicate that (1) local anaphylaxis is a component of the initial response to T. spiralis in immune hosts, since the rapid onset of altered smooth muscle function parallels in time the expression of rapid rejection of infective larvae, and (2) an active mucosal penetration attempt by the worm is necessary to elicit this host response. These findings provide evidence that worm rejection is a consequence of, or sequel to, an immediate hypersensitivity reaction elicited when parasites attempt to invade the gut mucosa of immunized hosts. ^

High-resolution electrophoretic procedures for the identification of five Eimeria species from chickens, and detection of population variation

To overcome limitations of conventional approaches for the identification of Eimeria species of chickens, we have established high resolution electrophoretic procedures using genetic markers in ribosomal DNA. The first and second internal transcribed spacer (ITS-1 and ITS-2) regions of ribosomal DNA were amplified by polymerase chain reaction (PCR) from genomic DNA samples representing five species of Eimeria (E. acervulina, E. brunetti, E. maxima, E. necatrix and E. tenella), denatured and then subjected to denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (D-PAGE) or single-strand conformation polymorphism (SSCP) analysis. Differences in D-PAGE profiles for both the ITS-1 and ITS-2 fragments (combined with an apparent lack of variation within individual species) enabled the unequivocal identification of the five species, and SSCP allowed the detection of population variation between some isolates representing E. acervulina, which remained undetected by D-PAGE. The establishment of these approaches has important implications for controlling the purity of laboratory lines of Eimeria, for diagnosis and for studying the epidemiology of coccidiosis.

Diagnóstico de ooquistes de coccidios y otras parasitosis en terneros menores de un año en la finca El desprecio de la comarca El Areno del municipio Muelle de los Bueyes, RAAS, 2014

La investigación se realizó en la finca El Desprecio de la comarca El Areno del municipio Muelle de los Bueyes, RAAS. El objetivo fue diagnosticar los géneros de coccidias así como su prevalencia en terneros menores de un año en la finca El Desprecio de la comarca. El Areno del municipio de Muelles de los Bueyes, RAAS. El trabajo consistió en Diagnosticar los géneros de coccidias y su prevalencia en terneros de 0 a 1 año de edad, para esto se escogió una muestra de 26 terneros (muestra 20%), por el método aleatorio simple y permitió que todos los terneros pudieran participar. Luego fueron sometidos a una recolección de heces para su posterior análisis en el laboratorio. El análisis estadístico se utilizó estadística descriptiva y proporciones de acuerdo a las variables a evaluar, utilizando el programa estadístico SPSS V17. Los resultados derivados del análisis demostraron una prevalencia de 57.70 % de ooquistes de coccidios con un grado de infestación de 100 a 800oo/gh considerada como una infección leve a ligero. El grados de infestación por edad fue del 66.66% en los terneros de 1 a 6 meses siendo la hembras las más afectadas. Se encontraron otros tipos de parasitosis como las de Trichostrongylus en el 73% de los animales, Strongiloidea en el 26.92% y Dictyocaulus en el 19.23%. Se concluye que se pudo determinar la presencia de ooquistes de Coccidia spp. con un grado de infestación leve (300 oo/gh.), donde se vieron mayormente afectados los terneros hembras (69.24 %) de entre 1 a 6 meses de edad (65.38 %), que las especies de coccidias identificadas fueron Eimeria albamensi y Eimeria subspherica, y se pudo observar la presencia de Nematodos gastrointestinales de las supe familias Trichostrongylus, Strongiloidea y Dictyocaulus Se recomienda realización inmediata de desparasitación de los bovinos no solo menor de un año sino de la población total que existe en la finca, que es importante la aplicación de productos veterinarios coccidicidas, evitar que los animales jóvenes pastoreen aparte del ganado adulto, realizar exámenes coprológicos periódicos y levar las medidas higiénicas en los establecimientos donde permanecen los terneros a fin de que no estén expuestos a reservorios de contaminación.

Taxonomy of North American fish Eimeriidae

Taxonomic descriptions, line drawings, and references are given for the 30 named and 5 unnamed species of North American fish Eimeriidae. In addition, a key was developed based on available morphologic data to distinguish between similar species. Taxa are divided into two genera: Eimeria (27 species) which are tetr&sporocystic with dizoic, nonbivalved sporocysts, and Goussia (3 species) which are tetrasporocystic with dizoic, bivalved sporocysts that lack Stleda bodies and have sporocyst walls composed of two longitudinal valves. (PDF file contains 24 pages.)

淡水鱼类寄生艾美虫四新种(真球虫目:艾美亚目:艾美科)

本文记述寄生于淡水鱼类的艾美科原虫四新种。显著艾美虫,新种Eimeria eminens sp.nov.寄生于日本鳗鲡肠道。斗鱼艾美虫,新种Eimeria macropoda sp.nov.寄生于圆尾斗鱼肠道。惠州艾美虫,新种Eimeria huizhouensis sp.nov.寄生于胡子鲶肠道。铜鱼艾美虫,新种Eimeria coreia sp.nov.寄生于铜鱼肠道。

鲩、青鱼传染性肠炎的研究 Ⅰ.肠炎致病细菌的研究

<正> 一、前言鲩、青鱼肠管病有二类病原:一类是寄生虫,一类是细菌。寄生虫病原中除青鱼肠道内寄生的原生动物——青鱼艾美虫(Eimeria mylopharyngodoni Chen.)、肠艾美虫(E.intestinalis Chen)为害较大外,一般对寄主无致命的损害,祇有在大量寄生时,而且肠管又因细菌或其他因素引起发炎时,才有加剧病情的作用。细菌(传染)性肠炎对饲养的鲩、青鱼危害很大,尤其对当年鲩鱼、二龄青鱼更严重,有的鱼池死亡率高达90％以上。细菌(传染)性肠炎的发病征状是:病鱼肛门肿胀,呈紫红色;

Mise au point d'un modèle d'infection expérimentale d'entérite nécrotique clinique chez le poulet de chair par des facteurs prédisposants

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Use of pelleted sericea lespedeza (Lespedeza cuneata) for natural control of coccidia and gastrointestinal nematodes in weaned goats

Infection with Eimeria spp. (coccidia) can be devastating in goats, particularly for young, recently-weaned kids, resulting in diarrhea, dehydration, and even death. Feeding dried sericea lespedeza [SL; Lespedeza cuneata (Dum.-Cours.) G. Don.] to young goats has been reported to reduce the effects of internal parasites, including gastrointestinal nematodes (GIN) but there have been no reports of the effects of feeding this forage on Eimeria spp. in goats. Two confinement feeding experiments were completed on recently-weaned intact bucks (24 Kiko-cross, Exp. 1; 20 Spanish, Exp. 2) to determine effects of SL pellets on an established infection of GIN and coccidia. The bucks were assigned to 1 of 2 (Exp. 1) or 3 (Exp. 2) treatment groups based upon the number of Eimeria spp. oocysts per gram (OPG) of feces. In Exp. 1, the kids were fed 1 of 2 pelleted rations ad libitum; 90% SL leaf meal + 10% of a liquid molasses/lignin binder mix and a commercial pellet with 12% crude protein (CP) and 24% acid detergent fiber (n = 12/treatment group, 2 animals/pen). For Exp. 2, treatment groups were fed 1) 90% SL leaf meal pellets from leaves stored 3 years (n = 7), 2) 90% SL pellets from leaf meal stored less than 6 months, (n = 7), and the commercial pellets (n = 6) ad libitum. For both trials, fecal and blood samples were taken from individual animals every 7 days for 28 days to determine OPG and GIN eggs per gram (EPG) and packed cell volume (PCV), respectively. In Exp. 2, feces were scored for consistency (1 = solid pellets, 5 = slurry) as an indicator of coccidiosis. In Exp. 1, EPG (P < 0.001) and OPG (P < 0.01) were reduced by 78.7 and 96.9%, respectively, 7 days after initiation of feeding in goats on the SL pellet diet compared with animals fed the control pellets. The OPG and EPG remained lower in treatment than control animals until the end of the trial. In Exp. 2, goats fed new and old SL leaf meal pellets had 66.2 and 79.2% lower (P < 0.05) EPG and 92.2 and 91.2% lower (P < 0.05) OPG, respectively, than control animals within 7 days, and these differences were maintained or increased throughout the trial. After 4 weeks of pellet feeding in Exp. 2, fecal scores were lower (P < 0.01) in both SL-fed groups compared with control animals, indicating fewer signs of coccidiosis. There was no effect of diet on PCV values throughout either experiment. Dried, pelleted SL has excellent potential as a natural anti-coccidial feed for weaned goats.