Reproduktionsimmunologie bei Invertebraten: Wie kann das Kopulationsorgan weiblicher Bettwanzen Spermien von Mikroben unterscheiden?

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Reinhardt
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527520243

Immunität, die Fähigkeit eines Organismus’, sich gegen Pathogene und Gewebsverletzungen zu verteidigen, gliedert sich in das angeborene (innate) und das adaptive Immunsystem. Invertebraten haben nur ersteres und erkennen Pathogene vorwiegend durch konservierte Mustererkennungsrezeptoren. Wie das innate Immunsystem mit dem Reproduktionssystem interagiert (reproduktive Immunologie) ist dabei für Invertebraten weitgehend unbearbeitet. Zu den wichtigsten Fragen der innaten reproduktiven Immunologie gehört jene, wie das weitgehend unspezifische innate Immunsystem schädliche non-self Zellen, wie Pathogene, von notwendigen non-self Zellen, wie Gameten, unterscheidet. Im vorliegenden Antrag untersuchen wir diese Frage an einem neuen Modellorganismus, der Bettwanze Cimex lectularius, deren Weibchen sekundär ein Organ evolvierten – die Spermalege (SL), die wichtige Funktionen in der reproduktiven Immunität hat. Speziell werden folgende Fragen der innate reproduktiven Immunologie beantwortet: i) Welche Hauptakteure – Zellen, Rezeptoren und Effektoren sind involviert? ii) Sind diese Hauptakteure die gleichen wie jene der systemischen Immunität? iii) Funktioniert die Mikrobenerkennung und –beseitigung des weiblichen Reproduktionssystem ähnlich denen der systemischen Immunität? iv) Wie werden Erkennung und selektive Beseitigung von Spermien beeinflusst? Bettwanzen haben wichtige Vorzüge zur Untersuchung der reproduktiven Immunologie. Das Männchen injiziert die Spermien direkt in die Körperhöhle des Weibchens. Die durch die traumatische Insemination (TI) geschehene Verwundung befördert die Mikrobenübertragung, wobei SL Zellen aber sexuell übertragene Mikroben erkennen und beseitigen, aber auch Spermien und Samenflüssigkeit. Unsere vorläufigen Arbeiten zeigen, dass Mikroben und Spermien jeweils von morphologisch unterschiedlichen Phagozyten der SL beseitigen werden, in denen zudem target-spezifische Phagozytoserezptoren exprimiert werden. Hier werden folgende Vorhersagen quantitativ getestet: i) die Population der Phagozyten der SL Zellen weist eine einzigartige Zusammensetzung und Funktion auf. ii) Die Phagozytose der SL Zellen ist spezifisch gegen sexuell übertragene Mikroben oder Spermien gerichtet, die iii) auf spezifischen Phagozytoserezeptoren beruht. iv) Der regenerative Prozess der Produktion der Phagozyten in der SL ähnelt der Hämatopoiese. Die zelluläre Immunantwort und die darin involvierten Mustererkennungsprozesse in der SL ist eine wichtige Vorraussetzung das innate Reproduktionsimmunsystem als Ganzes zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen