Bei der durch H. meleagridis hervorgerufenen Histomonose, Schwarzkopfkrankheit oder Infektiösen Typhlohepatitis der Hühnervögel handelt es sich um eine Krankheit, die durch Blinddarm- und Leberveränderungen gekennzeichnet ist. Bei Puten ist eine Mortalität von über 90 % häufig. Der erste Teil der vorliegenden Arbeit beinhaltete Untersuchungen des am Institut vorhandenen Probenmaterials sowie Untersuchungen zu verschiedenen Genotypen von H. meleagridis. Für ersteres wurden 568 Proben herangezogen, die am Institut für Geflügelkrankheiten vorlagen und mittels qPCR auf H. meleagridis getestet wurden. Die Proben stammten aus 252 Histomonose-Verdachtsfällen der Jahre 2004 bis 2010. Insgesamt waren von den 568 Proben 209 Proben positiv, 357 Proben negativ und 2 Proben fraglich. Von 473 Organproben waren 193 Blinddärme, 190 Lebern und 42 Poolproben aus Leber und Blinddarm. 48 Proben waren unterschiedliche Organe wie Drüsenmagen, Enddarm, Kloake, Milz, Niere, Oesophagus und Pankreas. 252 der Organproben stammten von Puten und 176 Organproben von Hühnern. Lediglich 16 Organproben wurden von anderen Hühnervögeln wie Pfau, Fasan, Königshuhn, Perlhuhn und Wachtel eingeschickt. Dreiviertel der letztgenannten Proben war dabei negativ. Bei 29 Organproben war die Tierart unbekannt. Von 46 Invertebratenproben bzw. 42 Umgebungsproben waren nur acht bzw. vier Proben positiv, jeweils 38 dagegen negativ. Für die Genotypisierung wurde die Methode des C-Profilings modifiziert, indem für H. meleagridis spezifische Primer entwickelt wurden. 125 positiv auf H. meleagridis getestete Proben wurden genotypisiert. Von diesen Proben wurde ein C-Profil der ITS1-Region erstellt. Insgesamt wurden fünf unterschiedliche Profile gefunden (Typ A bis E), wobei Typ A bei über der Hälfte der Proben festgestellt wurde. Die beiden Typen B und C wurden überwiegend bei Putenproben gefunden, Typ D hingegen nur bei Hühnerproben und einer Pfauenprobe. Nur einmal wurde Typ E bei einer Hühnerprobe nachgewiesen. Ferner wurden 273 Proben auf das Vorhandensein von Blastocystis spp. Und Tetratrichomonas gallinarum untersucht. Der Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Histomonose und einem gleichzeitigen Fehlen von T. gallinarum stellte sich als signifikant heraus, wohingegen es nur einen zufälligen Zusammenhang zwischen H. meleagridis und Blastocystis ssp. gab. Der zweite Teil der Arbeit hatte zum Ziel, den Stoffwechsel der Histomonaden durch verschiedene Kultivierungsversuche zu untersuchen. Als erstes wurde die Pufferwirkung von MOPS und HEPES in verschiedenen Konzentrationen getestet. Mit 5, 25 oder 100 mmol/L HEPES bzw. mit 50 oder 100 mmol/L MOPS wuchsen die Histomonaden gut. Wurde MOPS oder HEPES hingegen in einer Konzentration von jeweils 250 mmol/L zum Medium gegeben, ließ sich kein Histomonadenwachstum erzielen. Die nächsten Versuche betrafen den Ersatz von Reismehl durch unterschiedliche Stärkequellen bzw. Zwischenprodukte des Kohlenhydratstoffwechsels. Als Stärkequellen kamen Kartoffelstärke, Amylose, Amylopektin und Glykogen zum Einsatz. Lediglich mit Kartoffelstärke konnte ein Wachstum erzielt werden. Die Kohlenhydrate Glukose, Pyruvat, Glukose-1-Phosphat, Glukose-6-Phosphat und Maltose wurden in verschiedenen Konzentrationen entweder mit der gleichzeitigen Gabe von Reis oder ohne getestet. Die Kulturen, denen kein Reis hinzugegeben wurden, überlebten bestenfalls. Oftmals starben sie jedoch ab. Das Wachstum war mit einer gleichzeitigen Gabe von Reis besser. Ein teilweise gutes Wachstum wurde mit Puyruvat und Reis erzielt. Die Histomonaden wurden unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen angezüchtet. Das mehrmalige Öffnen der Zellkulturflaschen, wobei das Medium mit den Histomonaden für eine gewisse Zeit dem Luftsauerstoff ausgesetzt war, hatte keinen negativen Einfluss auf das Wachstum. Auch unter mikroaerophilen und anaeroben Bedingungen wuchsen die Histomonaden gut. Von Histomonaden, die als Kohlenhydratquelle Pyruvat und Reis erhielten, wurde die Expression der Gene für die Glykogen-Phosphorylase, die GAPDH und die Alpha-Amylase mittels qPCR untersucht. Alpha-Tubulin, Beta- Tubulin und 18S rRNA dienten als Referenzgene. So konnte gezeigt werden, dass die Stärke von den Histomonaden mit den beiden Enzymen Alpha-Amylase und Glykogen-Phosphorylase abgebaut wird. Die Expression der Gene der drei Enzyme wurde unterschiedlich reguliert. Das GAPDH-Gen und das Glykogen-Phosphorylase- Gen wurden signifikant hochreguliert, wohingegen das Alpha- Amylase-Gen signifikant herunterreguliert wurde.
Histomonosis, blackhead disease or infectious typhlohepatitis of the gallinaceous birds is caused by the protozoen parasite or Trichomonad Histomonas meleagridis. The disease is characterized by an inflammation of the ceca and liver damages. The mortality in turkey flocks can reach 90 %. The first part of this thesis included investigations and analysis of different genotypes of H. meleagridis. The first studies were done on 568 samples, which had been send to the Institute for Poultry Diseases and were tested for H. meleagridis using a qPCR. The samples originated from 252 suspected cases of histomonosis of the years 2004 till 2010. Of the 568 samples 209 samples were positive, 357 samples negative and 2 samples questionable. Four hundred seventy three samples were organs including 193 ceca, 190 livers and 42 pools of ceca and liver. 48 samples were different organes like gizzard, rectum, cloaca, spleen, kidney, oesophagus or pancreas. 252 of the organ samples were from turkeys and 176 from chickens. Only 19 samples were from other gallinaceous birds like peacocks, pheasants, snow cocks, guinea fowls and quails and were tested with mostly negative result. The species of 29 samples was unknown. Of 46 samples of invertebrates and 42 samples of the environment only eight and four samples respectively were positive, while 38 each were negative. For genotyping the method of the C-Profiling was modified by designing primers specific for H. meleagridis. One hundred twenty five samples, that were positiv for H. meleagridis, were genotyped. The ITS1-region of this samples was C-profiled. Five different profiles were found (type A through E). Type A was the most frequently detected type in over half the samples. Types B and C were mostly found in turkey samples. Type D occured only in chicken samples and in one peacock sample. Type E was found in only one chicken sample. Furthermore 273 samples were tested for the presence of Blastocystis spp. And Tetratrichomonas gallinarum. There was a significant relationship between the occurrence of histomonosis and the concurrent absence of T. gallinarum. In contrast the relationship between H. meleagridis and Blastocystis ssp. was not significant. The second part of the thesis dealt with investigations on the metabolism of H. meleagridis. Several experiments on the cultivation were done. First the effect of the buffers MOPS and HEPES were tested. With 5, 25 or 100 mmol/L HEPES and with 50 or 100 mmol/L MOPS respectively histomonads grew well. In concentrations of 250 mmol/L MOPS or HEPES no histomonal growth was observed. In the following experiments the influence of different starch sources and carbohydrates instead of rice powder were tested. Starch sources were potato starch, amylose, amylopectin and glycogen. Only potato starch supported histomonal growth. The carbohydrates glucose, pyruvate, glucose-1-phosphat, glucose-6-phosphat and maltose were tested in different concentrations with or without the addition of rice. Cultures without rice survived at best. Often they died. Growth with the addition of rice was better. To some extent growth was achieved with pyruvate and rice. Histomonads were grown under different atmospheric conditions. If the flasks were opened several times the medium with the histomonads had contact with the oxygen in the air for a certain time. This as well as microaerophilic and anaerobic conditions had no negativeinfluence on the histomonal growth. The expression of the genes for glycogen phosphorylase, GAPDH and alpha-amylase in histomonads which were grown with pyruvate and rice were analyzed by qPCR. Alphatubulin, beta-tubulin and 18S rRNA served as reference genes. It could be shown that histomonads digest the starch with both enzymes alpha-amylase and glycogen phosphorylase. The expression of the genes of the three enzymes mentioned above was regulated differently. The genes of GAPDH and glycogen phosphorylase were significantly upregulated whereas the gene of alpha-amylase was significantly downregulated.
