Funktion und Bedeutung der P-Glykoproteine für die Anthelminthikaresistenz des Pferdespulwurms Parascaris univalens

• Antragsteller: Professor Dr. Georg von Samson-Himmelstjerna
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung seit 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 111144555

Parasitische Nematoden stellen eine erhebliche und weit verbreitete Gefahr für die Gesundheit von Mensch und Tier dar. Dabei stellen Spulwürmer eine besonders pathogene und i.d.R. besonders Jungtiere betreffende Gruppe von Darmparasiten dar. So können z.B. Pferdefohlen und -jährlinge schwer bis tödlich erkranken. Die zur Behandlung dieser Parasiten verwendeten Anthelminthika haben in den zurück liegenden zwei bis drei Jahrzehnten maßgeblich ihre Wirksamkeit eingebüßt. Anthelminthika-Resistenz bedroht angesichts fehlender Anthelminthika-Neuentwicklungen oder Impfstoffen zunehmend die Gesundheit der betroffenen Tierarten und teilweise auch des Menschen. Im Vordergrund der Resistenzentwicklung stehen bei Tier und Mensch Spulwürmer. Die makrozyklischen Lactone (MLs) stellen die neuesten zur Bekämpfung von Pferdewürmern verwendeten Wirkstoffe dar, wurden aber bereits vor ca. 30 Jahren zugelassen. Insbesondere Pferdespulwürmer wie Parascaris univalens haben gegen MLs inzwischen weltweit Resistenzen ausgebildet. Um angesichts dieser Situation der weiteren Verbreitung resistenter P. univalens-Population entgegen zu wirken, sind wissenschaftlich fundierte Ansätze z.B. zur frühzeitigen Detektion von Resistenzen aber auch zur Reversion der Resistenz von entscheidender Bedeutung. Hierzu haben wir uns mit der Untersuchung der Wirkstoffausschleusung durch P-Glykoproteine (Pgp) genannte Transmembranpumpen befasst. Während bei Säugern i.d.R. nur ein bis zwei Pgp-Gene auftreten, weisen Nematodengenome viele, P. univalens konkret zehn, Pgps auf. Frühere Studien zeigten, dass sowohl bei parasitischen als auch freilebenden Nematoden (z.B. Caenorhabditis elegans) Pgps am Efflux von MLs beteiligt sind. Für P. univalens haben wir die Sequenzen sämtlicher Pgp-Gene beschrieben, erste aussagekräftige Daten zur Transkription der Mehrzahl dieser Gene in verschiedenen Geweben erhoben, putativ mit ML-Resistenz assoziierte Genpolymorphismen für Pgp-11 beschrieben, Belege für maßgebliche gewebespezifische Unterschiede im Pgp-bedingten Efflux von MLs erbracht sowie durch gezielte in vitro Studien eine neue chemische Leitstruktur als Inhibitor von Nematoden-Pgps beschrieben. Im hier beantragten Fortsetzungsprojekt beabsichtigen wir, die Rolle der wichtigsten Pgps im ML-Wirk- und Resistenzgeschehen hinsichtlich der Pharmakodynamik verschiedener MLs sowie der ML-Suszeptibilität in Nematoden aufzuklären. Zudem ist es unser Ziel die Expression dieser Pgps in P. univalens auf Zellebene aufzuzeigen, um so die in C. elegans erhobenen Daten zur Funktion der Pgps mit deren Auftreten im Zielorganismus abgleichen zu können. Weiterhin wollen wir mittels massenspektrometischer Analysen erstmals Gradienten von MLs zwischen den P. univalens Geweben darstellen. Die erst kürzlich gemachten Beobachtungen zu einer Pgp-Inhibitor-Leitstruktur werden die Grundlage für die Charakterisierungen derivatisierter Strukturen darstellen, die spezifisch Nematoden aber nicht Wirts-Pgps blockieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr. Jürgen Krücken