dc.contributor.author
Olias, Philipp
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:37:37Z
dc.date.available
2011-03-09T13:25:21.983Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1356
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5558
dc.description.abstract
Weißstörche (Ciconia ciconia) zählen in Deutschland mit etwa 4.000 Brutpaaren
zu den gefährdeten Vogelarten. Seit dem Jahr 2005 kam es in der Ostpopulation
zu wiederholten massiven Einbrüchen (regional über 30%) in der Zahl der aus
den Überwinterungsgebieten zurückkehrenden Altvögel und im Bruterfolg.
Gleichzeitig wurde erstmals über ungewöhn-liche Totalverluste ganzer Bruten
durch Pilzinfektionen der Atemwege berichtet. Während Pilze als
Infektionserreger in der Geflügelwirtschaft und in der Gefangenschaftshaltung
von Wildvögeln zu größeren Verlusten führen können, war dagegen über die
Bedeutung von Pilzinfektionen bei Wildvogelnestlingen bislang nichts bekannt.
An Beispielen wie der Chitridiomykose der Amphibien und des White-Nose-
Syndrome der Fledermäuse zeigt sich mit welcher Rasanz neu auftretende Pilze
als Infektionserreger unvermittelt ganze Wildtierpopulationen in ihrer
Existenz bedrohen können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die
Identifizierung von Ursachen der Nestlingssterblichkeit unter besonderer
Berücksichtigung der Bedeutung von Pilzinfektionen. In einem Drei-Jahres-
Zeitraum zwischen 2007 und 2009 wurden 103 verendete Weißstorchnestlinge
histopathologisch untersucht und die Todes- und Erkrankungsursachen
festgestellt. Dabei wies insgesamt mit 45,6% eine unerwartet hohe Zahl an
Tieren eine mykotische Pneumonie auf. Bei einem großen Prozentsatz der Tiere
wurden zudem Traumata als unmittelbare Todesursache identifiziert. Lediglich
acht Nestlinge zeigten eine letale bakterielle oder parasitäre Infektion.
Interessanterweise waren etwa 95% der Nestlinge mit mykotischer Pneumonie im
ersten Drittel ihrer Nestlingszeit verendet. Anhand der Wachstumsmorphologie
der aus Lungengewebe isolierten Pilze sowie mittels Polymerase-Kettenreaktion
(PCR) und nachfolgender Sequenzierung der pilzspezifischen Internal
Transcribed Spacer-Region wurden in allen Fällen Schimmelpilze als
Infektionserreger identifiziert. Dabei zeigte sich mit einer Infektionsrate
von 60% eine herausragende Bedeutung von Aspergillus fumigatus gefolgt von
verschiedenen Zygomyzeten-Spezies. Bislang gänzlich unbekannte Pilze konnten
nicht identifiziert werden. In einem Fall wurde mit Thermomyces lanuginosus
ein Pilz bestimmt, der bisher noch nicht als Infektionserreger für den
Respirationstrakt bekannt war. Obwohl Aspergillen als Verursacher der
sogenannten invasiven Aspergillose des Atmungstrakts von Menschen und Tieren
bereits lange bekannt sind, stellt die Diagnostik aufgrund von falsch-
positiver Ergebnisse durch Kontamination und Atemwegsbesiedlung immer noch
eine große Herausforderung dar. Daher wurde zur Absicherung der hier zunächst
über eine konventionelle Anzucht aus infiziertem Lungengewebe generierten
Ergebnisse erstmals ein diagnostisches Verfahren etabliert, das auf der Laser
Capture Microdissection-Technologie basiert. Mittels pilzspezifischer
Fluoreszenzfärbung können damit einzelne histologisch verifizierte
intraläsionale Pilz-strukturen durch einen UV-A-Laser steril mikrodisseziert
werden und anschließend mittels PCR und nachfolgender Sequenzierung bestimmt
werden. Daneben konnte mit dem Verfahren gezeigt werden, dass es sich bei
aviären A. fumigatus-Infektionen offenbar um polyklonale Infektionen handelt.
Basierend auf den bisherigen Untersuchungsergebnissen wurde die Hypothese
aufgestellt, dass bestimmte A. fumigatus-Stämme aus Weißstorch-Nestlingen eine
höhere Prävalenz und Virulenz aufweisen. Zur Überprüfung dieser Hypothese
wurden mittels Multilocus Microsatellite Typing-Verfahren 61 klinische Isolate
und Umweltisolate von sechs, teils über vier Jahre wiederholt betroffenen
Horststandorten genotypisiert. Im Ergebnis zeigte sich eine große genetische
Diversität und entgegen der ursprünglichen Hypothese keine Cluster-Bildung,
die Rückschlüsse auf das Vorliegen einer höheren Prävalenz einzelner Stämme an
bestimmten Horststandorten zulassen würde. Dagegen konnte das Vorkommen
polyklonaler A. fumigatus-Infektionen in Vögeln auch mit diesem Verfahren und
mittels Multiplex-PCR zum Nachweis beider Kreuzungstypen bestätigt werden.
Nachfolgend wurde eine repräsentative Auswahl der genotypisierten Stämme in
einem neuen Infektionsmodell auf der Basis embryonierter Hühnereier einer
Untersuchung auf ihr Virulenzpotential unterzogen. Die Mehrheit der klinischen
Stämme und Umwelt-stämme zeigte dabei in dem in-vivo-Modell eine vergleichbar
große Virulenz. Zusammengefasst kann die Hypothese, dass bestimmte A.
fumigatus-Stämme aus Weißstorch-Nestlingen eine höhere Prävalenz und Virulenz
aufweisen, durch die eigenen Daten nicht unterstützt werden. Vielmehr deuten
die Ergebnisse daraufhin, dass weitere, bisher unbekannte Faktoren zu der
hohen Infektanfälligkeit der Weißstörche im ersten Drittel ihrer Nestlingszeit
gegenüber diesen Pilzen beitragen. Daher werden gegenwärtig klimatologische
Analysen durchgeführt, um mögliche Umweltstressoren zu identifizieren. Erste
Ergebnisse lassen einen Zusammenhang zwischen einem abrupten Temperaturabfall
und dem einige Tage späteren Verenden der Vögel durch Pilzinfektionen
erkennen. Zukünftige Arbeiten sollten diesen Zusammenhang weiter beleuchten
und zur weiteren Klärung des Einflusses von Schimmelpilzinfektionen und
anderen Faktoren auf die Stabilität der Weißstorchpopulation ein langfristiges
systematisches Monitoringprogramm umfassen.
de
dc.description.abstract
In Germany, white storks (Ciconia ciconia) count approximately 4,000 breeding
pairs and are listed as endangered species. Since 2005, recurrent major
declines in homecoming adult storks (regionally >30%) of the Eastern migrating
population and in breeding success were monitored. Coincidentally, for the
first time exceptional total breeding losses were recorded due to fungal
infections of the airways. Although fungi can cause significant losses in
poultry industry and in wild birds kept in captivity, no information were
available on the relevance of fungal infections in free-ranging wild birds
before fledging. Chitridiomycosis of amphibians and white nose syndrome of
bats are two timely examples for rapid spread of previously unknown fungal
infections causing a preciptious decline of animal populations. The prinicipal
aim of this study was, thus, to perform systematic postmortem examinations on
white stork chicks to investigate mortality factors and to assess the role of
fungi as potential causative agents. One hundred and three deceased white
stork chicks were necropsied during a three year period (2007-2009) and causes
of mortality and morbidity identified by histopathology. Unexpectedly, 45.6%
of the animals had fungal pneumonia. Trauma also constituted a significant
percentage of direct mortality factors. Only eight chicks had a lethal
bacterial or parasitic infection. Interestingly, about 95% of the chicks with
fungal pneumonia died in the first third of their nestling period. In all
cases molds were isolated from lung tissue and identified by morphology and
polymerase chain reaction (PCR) and subsequent sequencing of the fungal
internal transcribed spacer region. Aspergillus fumigatus was identified as
primary causative agent in 60% of the cases followed by several zygomycetes.
No previously unknown fungi were identified. In one chick, Thermomyces
lanuginosus, previously unknown to cause respiratory infection, was
identified. Accurate species diagnosis of Aspergillus spp. in invasive
aspergillosis (IA), although long known as respiratory disease of animals and
man, is still challenging due to environmental contamination and colonization
resulting in false-positive results. Therefore, results of this study achieved
by conventional culturing were verified by a newly established diagnostic
method based on laser capture microdissection technology. Intralesional
specific fluorescence-stained single fungal structures which has been
identified by histopathology can thus be aseptically microdissected with a UVA
laser system. Fungal species identification is then achieved by PCR and
subsequent sequencing. Furthermore, it could be demonstrated by this technique
that polyclonal infections of A. fumigatus in birds may occur regularly. Based
on the previous results it was hypothesized that certain A. fumigatus strains
with a higher prevalence and virulence do occur in white stork chicks. To test
this hypothesis, genomic fingerprinting was performed by multilocus
microsatellite typing of 61 clinical and environmental isolates from six
different nesting sites in part with subsequent IA outbreaks over a period of
four years. The results show a very high genetic diversity and in contrast to
the hypothesis no cluster enriched for certain genotypes at the nesting sites.
However, previous results suggesting polyclonal infections of A. fumigatus in
birds could be confirmed by this method and were additionally verified by a
multiplex PCR that identifed both fungal mating types in each bird. Based on
the typing results, the virulence potential of selected strains was
subsequently assessed in a novel infection model using embryonated chicken
eggs. The majority of strains thereby showed no differences in virulence in
the in vivo model, independent of their origin. In summary, the overall data
did not support the initial hypothesis that certain A. fumigatus strains with
a higher prevalence and virulence do occur in white stork chicks. Instead, the
results of this study support the concept that other currently unknown factors
may predispose white storks for fungal infections in the first third of their
nestling period. In this concept, we are currently analysing the influcence of
climate as potential environmental stressor. Initial results have shown an
apparent correlation between an abrupt temperature decline and the death of
chicks by fungal infections a few days later. Future studies will have to
further address this correlation and the influence of fungal infections and
other factors on the stability of white stork population in a systematic long
term monitoring program.
en
dc.format.extent
V, 89 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
polymerase chain reaction
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft::630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.title
Die Bedeutung der invasiven Aspergillose für die aktuell regional gehäufte
Nestlingssterblichkeit deutscher Weißstörche
dc.contributor.firstReferee
Univ.-Prof. Dr. Achim D. Gruber, Ph.D.
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Hafez M. Hafez
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Alex Greenwood
dc.date.accepted
2010-12-09
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000021345-6
dc.title.translated
The significance of invasive Aspergillosis in emerging regional chick
mortality of German White Storks
en
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000021345
refubium.note.author
Mensch und Buch Verlag
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FUDISS_derivate_000000009042
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open access