Immune and metabolic processes jointly contribute to susceptibility to invasive parasites - The case of Anguillicola crassus in eels

• Main Author: Bracamonte, Seraina Emilia
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Humboldt-Universität zu Berlin 2020
• Subjects: Anguilla anguilla; Anguilla japonica; Anguillicola crassus; Invasive Parasiten; Wirt-Parasiten-Interaktionen; Geneexpression; RNA-seq; Makroparasitengemeinschaft; invasive parasites; host-parasite interactions; gene expression; macroparasite community; 570 Biowissenschaften; Biologie; WR 4400; ZD 40206; WI 3907
• Online Access: https://dx.doi.org/10.18452/21074; https://edoc.hu-berlin.de/handle/18452/22006

Die Einschleppung gebietsfremder Parasiten durch den Menschen ist einer der Hauptgründe für das Auftreten neuer Krankheiten in the letzten Jahrzehnten. Neue Wirte sind oftmals anfälliger für diese invasiven Parasiten als die ursprünglichen Wirte. In schwerwiegenden Fällen können invasive Parasiten zu Massensterben und zum Aussterben ihrer neuen Wirte führen. Der ursprüngliche Wirt des Aalparasiten Anguillicola crassus ist der Japanische Aal. In den frühen 1980er Jahren wurde der Parasit in die Population des Europäischen Aals eingeschleppt. Er ist einer der Faktoren, die für den Populationsrückgang des Europäischen Aals verantwortlich sind. Die molekularen Prozesse, die zur stärkeren Anfälligkeit des Europäischen Aals im Vergleich zum Japanischen Aal führen, sind noch nicht zureichend bekannt. Die Analyse transkriptomweiter differenzieller Genexpression von Immungewebe ergab, dass im Europäischen Aal sowohl Immun- als auch Nichtimmungene differenziell exprimiert waren. Dies war im Japanischen Aal nicht der Fall und deutet darauf hin, dass der Europäische Aal eine ineffiziente und kostspielige Immunantwort auslöst. Die Resultate ensprechen jenen die schon in anderen Wirbeltierwirt-invasiven Parasiten-Systemen beobachtet wurden. Ausserdem stützen diese Resultate die Hypothese, dass neuen Wirten eine wirksame Immunantwort fehlt und sie deuten darauf hin, dass Nichtimmunprozesse wesentlich zur höheren Anfälligkeit von neuen Wirten beitragen. Als Reaktion of die negativen Fitnesseffekte können neue Wirte Abwehrmechanismen entwickeln. Im Europäischen Aal entspricht das der Einkapselung von A. crassus. Einkapselung führte zu eine niedrigere Abundanz adulter A. crassus. Dies deutet darauf hin, dass das Einkapseln sich positiv auf die Gesundheit infizierter Aale auswirkt. Jedoch war die Abundanz zweier nativer Parasiten höher in Aalen, die A. crassus einkapselten. Eine verbesserte Abwehr des eingeschleppten Parasiten könnte daher die Abwehr nativer Parasiten beeinträchtigen. : The human-mediated translocation of non-native parasites into foreign regions is one of the primary factors for the emergence of new diseases in recent decades. Novel hosts are often more susceptible to these invasive parasites than the native host. In severe cases, invasive parasites can lead to population declines and extinctions of their novel hosts. The eel parasite Anguillicola crassus is native to the Japanese eel. In the early 1980s it was introduced into the European eel population and is now considered to be one factor contributing to the population decline of its novel host. The underlying molecular processes determining higher susceptibility in the European eel compared to the Japanese eel are not well understood. Using whole-transcriptome differential gene expression analysis of immune organs, I found that genes involved in both immune and non-immune processes were differentially expressed in the European eel but not the Japanese eel, suggestive of an ineffective and costly immune response in the former. These results are in line with those observed between susceptible and resistant hosts in other vertebrate host-invasive parasite systems. Furthermore, the results support the hypothesis that novel hosts lack an effective immune response. The results also suggest that alteration of non-immune processes contributes substantially higher susceptibilities of novel hosts. In response to the negative fitness effects of invasive parasites, novel hosts can evolve coping mechanisms. The European eel has the capacity to encapsulate and kill A. crassus. Using natural infections, I found a lower abundance of adult A. crassus, the most costly parasitic stage in those eels encapsulating the parasite, suggesting that encapsulation can potentially improve health of infected eels. At the same time, the abundance of two native parasites was higher in those eels encapsulating A. crassus. Thus, coping with A. crassus may come at the expense of coping with native parasites.