Elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Wechselwirkung Zwischen dem zellparasiten Eimeria perforans und seiner Wirtszelle

Zusammenfassung

Die Wirkung eines Parasiten auf seine Wirtszelle und deren Reaktion auf den Befall beruhen sicher primär auf der wechselseitigen Produktion chemischer Reiz- und Abwehrstoffe, die dann jedoch sekundär vielfach zu mikroskopisch sichtbaren morphologischen Veränderungen führen, und zwar vor allem in der befallenen Zelle. Da hierüber bisher sehr wenig bekannt war, habe ich versucht, diese Vorgänge an einem mir gut bekannten Objekt, dem Coccid Eimeria perforans, elektronenoptisch zu verfolgen, d.h. festzustellen, welche morphologischen Veränderungen sich nach dem Eindringen des Parasiten in der befallenen Darmepithelzelle abspielen. Die Untersuchungen beziehen sich nicht auf die Schizogonie, die in einer späteren Arbeit besprochen werden soll, sondern auf die Infektion durch junge Makrogametocyten.

Als erste Reaktion auf den Befall beobachtet man die Bildung einer Flüssigkeitsvakuole, die den Parasiten umschließt und wahrscheinlich einen Versuch der Zelle darstellt, ihr Cytoplasma gegen den Eindringling abzuschließen. Die Vakuole wird von dem heranwachsenden Parasiten jedoch sehr bald resorbiert, verschwindet also früher oder später wieder. Die Gametocyte grenzt dann mit ihrer Zellmembran unmittelbar an die Vakuolenmembran des Wirtszellcytoplasmas, das in der Umgebung des Parasiten auffallend reich an fibrillären Strukturen ist, die möglicherweise eine weitere Abgrenzung darstellen.

Im weiteren Verlauf der Infektion vermehren sich die Mitochondrien der Wirtszelle sehr stark und sammeln sich vor allem in dem Raum zwischen dem Zellkern der Wirtszelle und der Gametocyte. Dieser Vorgang, der in geringerem Ausmaß auch in den nichtbefallenenen Nachbarzellen stattfindet, hängt sicher mit einer Erhöhung des Stoffwechsels zusammen.

Bei fortschreitender Infektion erleiden auch die Mitochondrien selbst deutliche Veränderungen, die sich vor allem im Auftreten von Vakuolen äußern und schließlich zur Degeneration und Auflösung dieser Organellen führen.

Zuletzt verflüssigt sich das gesamte Cytoplasma der Wirtszelle, der Makrogamet wird von einem Mikrogameten befruchtet und entwickelt sich danach zur Oocyste, die in das Darmlumen gelangt und mit dem Kot nach außen befördert wird.

Summary

The effect of an intracellular parasite on its host cell and the reaction of this cell on the parasite invasion are primarily based on the mutual production of chemical agents, e.g. stimulants and antidotes. In most of the cases these agents secondarily produce morphological changes which can be observed in the infected cell. An electron microscope study has been made on this subject using the coccidian parasite Eimeria perforans during gametogenesis. The study showed that the invaded cell after having been infected forms a vacuole which includes the parasite and separates it from the cytoplasm of the host cell. The vacuole, however, disappears at the beginning of the parasite growth. Then the cell membrane of the gametocyte is lying directly beside the membrane of the cytoplasm of the host cell, which formed the vacuole before. In the vicinity of the parasite fibrous structures can be detected within the cytoplasm of the host cell. During the infection the mitochondria of the invaded cell are multiplied. These organelles accumulate in the space between the nucleus of the host cell and the gametocyte. This appearance can also be observed in some non-infected cells lying near the infected cell. During the later course of the parasite development the mitochondria of the host cell show distinct changes like vacuoles which lead to the complete degeneration of these organelles. Then the whole cytoplasm of the infected cell degenerates into liquid. After copulation with a male gamete the macrogamete forms an oocyst wall and leaves the intestine.