Goessling, J. M., C. Guyer & M. T. Mendonca (2017): More than Fever: Thermoregulatory Responses to Immunological Stimulation and Consequences of Thermoregulatory Strategy on Innate Immunity in Gopher Tortoises (Gopherus polyphemus). – Physiological and Biochemical Zoology 90(4): 484-493.
Mehr als nur Fieber: Thermoregulatorische Anpassungen an eine immunologische Stimulation und die Konsequenzen dieser Thermoregulationsstrategie für die angeborene Immunantwort bei Gopherschildkröten (Gopherus polyphemus).
DOI: 10.1086/692116 ➚
Gopherus polyphemus,
© Tracey D. Tuberville
Organismen zeigen vielfältige thermoregulatorische Strategien die in Abhängigkeit von Erkrankungen variieren können und wesentliche Auswirkungen für das Überleben haben. Da das Immunsystem eine überlebenswichtige Funktion für den Organismus hat ist ein Verständnis der Immunreaktionen in Folge von Infektionen wichtig und liefert Erkenntnisse über die Kosten (Energieaufwand) und über die damit einhergehenden Vorteile dieser physiologischen Anpassungsstrategien. Hier untersuchten wir die Auswirkungen von Thermoregulation und Saisonabhängigkeit auf die Immunsystemfunktion bei immunologisch stimulierten und nicht-stimulierten Gopherschildkröten (Gopherus polyphemus). Es wurde bewusst ein ektothermes Wirbeltier als experimentelles Modell ausgewählt, denn bei ihnen sind die Auswirkungen der Thermoregulation auf das Immunsystem kaum untersucht, werden aber immer wichtiger in Bezug auf die vom Menschen verursachten klimatischen Umweltveränderungen. Wir beobachteten, dass G. polyphemus eine Stunde nach Lipopolysacharid (LPS)-Gabe die Körpertemperatur (T-b) gegen über den mit physiologischer Kochsalzlösung behandelten Kontrolltieren steigerten (P = 0.04) diese Fähigkeit ist ein klares Anzeichen für eine verhaltensbasierte Fieberreaktion. LPS erhöhte zudem die plasmabasierte Bakterienabwehr (BA; P = 0.006) begleitend sank die Eisenkonzentration im Plasma (P = 0.041) und es kam zu einer Erhöhung der heterophilen Lymphozyten (P < 0.001). Bei den nicht stimulierten Kontrollschildkröten zeigte sich, dass die thermoregulatorische Strategie sehr deutliche Auswirkungen auf die angeborene Immunität hatte was darauf verweist, dass die Individuen die Fähigkeit haben die angeborene Immunabwehr fakultativ (je nach Bedarf) anzupassen wenn die Infektionsbelastung gering ist. Diese Immunanpassungsleistung der Kontrolltiere ging den stimulierten LPS-injizierten Tieren komplett verloren. Letzteres lässt den Schluss zu, dass die LPS-stimulierten Schildkröten die Fähigkeit zur Bakterienabwehr maximal und unabhängig von der Umgebungstemperatur erhöhen. Die saisonale Temperaturanpassung hatte keinen Einfluss auf die durch LPS-induzierte Reaktion der Tiere obwohl die normale Plasmaeisenkonzentration bei Winter-adaptierten Schildkröten grundsätzlich niedriger lag. Diese Ergebnisse unterstützen die Befunde welche zeigen, dass es eine Kosten-Nutzen-Abwägung zwischen der Immunität und anderen wichtigen physiologischen Notwendigkeiten gibt. Zudem zeigen die Daten klar, dass die Individuen die Fähigkeit besitzen die Immunabwehrfunktion direkt über thermoregulatorische Entscheidungen zu steuern.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Hierbei handelt es sich um eine Arbeit die längst überfällig war und die für eine Landschildkrötenspezies zeigt wie wichtig das Thermoregulationsverhalten für die Immunabwehr ist. Gleichzeitig wird gezeigt, dass die Immunabwehr Energie kostet und dass die Schildkröten bei geringer Infektionsbelastung das Immunsystem herunterfahren um mehr Energie und Ressourcen für andere Lebensvorgänge wie z. B. Wachstum oder Reproduktion zur Verfügung zu haben. Immunabwehr ist also kostspielig und verbraucht Energie und natürlich auch die ach so oft verteufelten Proteine, denn wenn die Tiere mehr Heterophile bilden müssen, dann braucht diese Zellneubildung Eiweiße, Lipide (Fette) zur Bildung von Zellmembranen und etliches mehr. Da infizierte Schildkröten die Immunabwehr saisonunabhängig anscheinend immer maximal stimulieren kann man sich leicht vorstellen was passiert wenn so genannte großgehungerte Individuen einer Infektion ausgesetzt sind. Da auch die Infektionshäufigkeit im Winter bei inaktiven Tieren geringer sein dürfte als bei aktiven Schildkröten im Frühjahr und Sommer wird eigentlich auch klar, dass aktive Tiere eine optimale Energieversorgung über das Futter und die Beleuchtung benötigen. Es macht also wenig Sinn zum Beispiel Jungtiere zum einen nicht einzuwintern und sie gleichzeitig damit sie nicht zu schnell wachsen hungern zu lassen. Letzteres kann gerade bei den beengteren Bedingungen einer Innen- oder Terrarienhaltung sehr schnell zu Erkrankungen und Ausfällen führen. Siehe dazu auch die Kommentare zu: Zimmerman et al. (2010), Ritz et al. (2012).
Literatur
Ritz, J., M. Clauss, W. J. Streich & M. Hatt (2012): Variation in Growth and Potentially Associated Health Status in Hermann’s and Spur-Thighed Tortoise (Testudo hermanni and Testudo graeca). – Zoo Biology 31(6): 705-717 oder Abstract-Archiv.
Zimmermann, L. M., R. T. Paitz, L. A. Vogel & R. M. Bowden (2010): Variation in seasonal Patterns of innate and adaptive immunity in the red-eared slider (Trachemys scripta elegans). – Journal of Experimental Biology 213(9): 1477-1483 oder Abstract-Archiv.
Galerien
Gopherus polyphemus – Georgia-Gopherschildkröte