Resistenz und Toleranz bei persistierenden Infektionen

• Antragstellerin: Dr. Sophie Armitage
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 352425757

Parasiten haben einen erheblich negativen Effekt auf die Fitness ihrer Wirte. Daraus resultiert ein starker Selektionsdruck auf das Immunsystem des Wirts. Ein Wirtsorganismus kann eine Infektion entweder durch die Reduzierung der Pathogenität (Resistenz) oder durch eine Verminderung der im Rahmen einer Infektion hervorgerufenen Beeinträchtigung der Fitness (Toleranz) begegnen. Da eine Resistenz mit Fitnesskosten gekoppelt ist und in Verbindung mit Autoimmunschäden gebracht wird, hat ein resistenterer Wirtsorganismus nicht notwendigerweise eine höhere evolutive Fitness. Toleranz ist ein essentielles Konzept, da es die Fähigkeit eines Wirtsorganismus beschreibt Fitnesskosten einer gegebenen Infektion mit pathogenen Erregern zu reduzieren. Resistenz und Toleranz werden gegensätzliche Effekte bezüglich Ökologie und Evolution von Infektionen zugeschrieben, deshalb ist es unerlässlich beide Aspekte zu verstehen, welches das übergreifende Thema dieses Antrags ist. Die neuartigen Fragestellungen dieses Antrags sind: A. Entstehen für den Wirtsorganismus Kosten bei der Evolution von Toleranz und Resistenz, und inwiefern wirkt sich die Ausprägung von Toleranz auf die Resistenz eines Wirts aus, und umgekehrt? Im Rahmen eines Evolutionsexperiments werden Individuen von Drosophila melanogaster zunächst mit pathogenen Bakterien infiziert und in zwei unterschiedliche Selektionsbehandlungen (erhöhte Resistenz oder Toleranz) eingruppiert. Anschließend werden Nachkommen beider Selektionslinien auf evolvierte Unterschiede in ihren phänotypischen Immunreaktionen geprüft. B. Vorherige Kontakt eines Wirts mit einem Erreger (Priming) erhöht die Überlebenschance desselben im Falle einer erneuten Infektion mit demselben Erreger. Werden Toleranz und Resistenz durch Priming beeinträchtigt, und wie wirkt sich dies auf die Dynamik einer pathogenen Infektion aus? C. Besteht eine Verknüpfung der Parameter Gesundheit und Fekundität und können diese die Entwicklung einer Erkrankung beschreiben, ferner frage ich, wie genotypische Variationen den Krankheitsverlauf verändern? Das Projekt ermöglicht eine vielschichtige und dynamische Perspektive wie ein Wirt eine Infektion toleriert. Durch die Kombination phänotypischer Reaktionen (A-C), zeitlicher Dynamik innerhalb von Individuen (B & C) und zwischen Generationen (A) sowie der Dynamik zwischen Populationen (A & C) werde ich wichtige neue Erkenntnisse zur evolutionären Physiologie von Resistenz und Toleranz beitragen. Die zu erwartenden Ergebnisse tragen zu einem detaillierten und sensitiven Verständnis bezüglich der Dynamiken von Infektionsprozessen, zu neuartigen Einsichten in die Evolution von Immunabwehrstrategien, sowie zu Erkenntnissen über die Fitnesskosten und Vorteile, die mit Priming in Verbindung stehen, bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen