@article{BeierGaetschenbergerAzzamietal.2013,
  author    = {Beier, Hildburg and G{\"a}tschenberger, Heike and Azzami, Klara and Tautz, J{\"u}rgen},
  title     = {Antibacterial Immune Competence of Honey Bees (Apis mellifera) Is Adapted to Different Life Stages and Environmental Risks},
  series = {PLoS ONE},
  journal   = {PLoS ONE},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0066415},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-96895},
  year      = {2013},
  abstract  = {The development of all honey bee castes proceeds through three different life stages all of which encounter microbial infections to a various extent. We have examined the immune strength of honey bees across all developmental stages with emphasis on the temporal expression of cellular and humoral immune responses upon artificial challenge with viable Escherichia coli bacteria. We employed a broad array of methods to investigate defence strategies of infected individuals: (a) fate of bacteria in the haemocoel; (b) nodule formation and (c) induction of antimicrobial peptides (AMPs). Newly emerged adult worker bees and drones were able to activate efficiently all examined immune reactions. The number of viable bacteria circulating in the haemocoel of infected bees declined rapidly by more than two orders of magnitude within the first 4-6 h post-injection (p.i.), coinciding with the occurrence of melanised nodules. Antimicrobial activity, on the other hand, became detectable only after the initial bacterial clearance. These two temporal patterns of defence reactions very likely represent the constitutive cellular and the induced humoral immune response. A unique feature of honey bees is that a fraction of worker bees survives the winter season in a cluster mostly engaged in thermoregulation. We show here that the overall immune strength of winter bees matches that of young summer bees although nodulation reactions are not initiated at all. As expected, high doses of injected viable E.coli bacteria caused no mortality in larvae or adults of each age. However, drone and worker pupae succumbed to challenge with E.coli even at low doses, accompanied by a premature darkening of the pupal body. In contrast to larvae and adults, we observed no fast clearance of viable bacteria and no induction of AMPs but a rapid proliferation of E.coli bacteria in the haemocoel of bee pupae ultimately leading to their death.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gaetschenberger2012,
  author    = {G{\"a}tschenberger, Heike},
  title     = {Die Expression humoraler und zellul{\"a}rer Immunreaktionen bei Drohnenlarven und adulten Drohnen der Honigbiene (Apis mellifera)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71960},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Soziale Insekten wie die Honigbiene (Apis mellifera) besitzen ein breites Spektrum an Abwehrmechanismen gegen Pathogenbefall, sowohl auf der Ebene der Kolonie (soziale Immunit{\"a}t) als auch auf der Stufe des Individuums (angeborenes Immunsystem). Die Hauptaufgabe der relativ kurzlebigen Drohnen besteht in der Begattung von Jungk{\"o}niginnen. Daher stellte sich die Frage, ob auch die Drohnen {\"a}hnlich den Arbeiterinnen mit energieaufwendigen Immunreaktionen auf Infektionen reagieren. Wie im Folgenden beschrieben, konnte ich nachweisen, dass Drohnen eine ausgepr{\"a}gte Immunkompetenz besitzen. Das angeborene Immunsystem setzt sich aus humoralen und zellul{\"a}ren Abwehrreaktionen zusammen. Bei der humoralen Immunantwort werden bestimmte evolution{\"a}r konservierte Signalkaskaden aktiviert, an deren Ende die Expression einer Vielzahl von antimikrobiellen Peptiden (AMPs) und immunspezifischen Proteinen (IRPs) steht. Zur Analyse der humoralen Immunantwort wurden von mir zum einen Hemmhoftests durchgef{\"u}hrt, um die gesamte antimikrobielle Aktivit{\"a}t der Haemolymphe nach artifizieller Infektion zu ermitteln und zum anderen spezifische AMPs bzw. IRPs identifiziert. Hierzu wurden die Haemolymphproteine in ein- oder zwei-dimensionalen Polyacrylamidgelen aufgetrennt und ausgew{\"a}hlte Proteinbanden bzw. -spots mittels nano HPLC/Massenspektrometrie analysiert. Die Hauptkomponenten des zellul{\"a}ren Immunsystems sind Wundheilung, Phagozytose, Einkapselung und Nodulation. In meiner Arbeit habe ich zum ersten Mal Noduli bei infizierten Drohnen nachweisen k{\"o}nnen. Frisch geschl{\"u}pfte adulte Drohnen (1d) weisen ein breites Spektrum an Immunreaktionen auf, das sowohl humorale als auch zellul{\"a}re Immunantworten umfasst. Nach Infektion mit dem Gram-negativen Bakterium E.coli und verschiedenen bakteriellen Zellwandbestandteilen wie Lipopolysaccharid (LPS), Peptidoglycan (PGN) und 1,3ß-Glucan (Bestandteil von Pilzzellw{\"a}nden), werden die AMPs Hymenoptaecin, Defensin 1 und Abaecin induziert. Desweiteren exprimieren junge adulte Drohnen eine Reihe hochmolekularer immunspezifischer Proteine (IRPs) wie z.B. Carboxylesterase (CE 1), eine Serinprotease, die m{\"o}glicherweise an der Prozessierung der Prophenoloxidase beteiligt ist, ein Peptidoglycan-interagierendes Protein (PGRP-S2) und zwei Proteine unbekannter Funktion, IRp42 und IRp30. Parallel zu bekannten bienenspezifischen AMPs wurde ein animales Peptidtoxin (APT) in Drohnenlarven, adulten Drohnen und adulten Hummeln nach E.coli Infektion in der Haemolymphe nachgewiesen. Von dem als OCLP 1 (ω-conotoxin-like protein 1) benannten Peptid war bereits bekannt, dass es in Fischen paralytische und damit toxische Effekte ausl{\"o}st. Meine Beobachtungen lassen vermuten, dass es sich bei OCLP 1 um ein Peptidtoxin mit antimikrobiellen Eigenschaften und damit um eine neue Klasse von AMPs handelt. Die allgemeine humorale Immunkompetenz scheint w{\"a}hrend der gesamten Lebensspanne adulter Drohnen (~ 7 Wochen) konstant zu bleiben, wie durch die gleichbleibende antimikrobielle Aktivit{\"a}t im Hemmhoftest gezeigt wurde. Junge Drohnen reagieren auf eine E.coli Infektion mit der Bildung zahlreicher Noduli (~1000 Noduli/Drohn), die vor allem entlang des Herzschlauches zu finden sind. Diese zellul{\"a}re Immunantwort nimmt mit dem Alter der Drohnen ab, so dass bei 18 d alten Drohnen nur noch rund 10 Noduli/Drohn gefunden werden. Auf der anderen Seite nimmt die phagozytotische Aktivit{\"a}t bei {\"a}lteren Drohnen scheinbar zu. In einer Reihe von parallel laufenden Versuchsreihen konnte ich eindrucksvoll zeigen, dass zellul{\"a}re Immunreaktionen wie Phagozytose und Nodulation unmittelbar nach bakterieller Infektion einsetzen. Hierbei erreicht die Nodulibildung 8-10 h p.i. eine Plateauphase, wohingegen die humorale Immunantwort erst 6 h p.i. schwach einsetzt, danach stetig zunimmt und noch 72 h p.i. nachweisbar ist. Es ist mir gelungen, eine Methode zur k{\"u}nstlichen Aufzucht von Drohnenlarven zu etablieren. Diese erm{\"o}glichte konstante und sterile Versuchsbedingungen zur Untersuchung der Immunreaktionen von Larven. Nach Infektion mit E.coli reagieren Drohnenlarven mit einer starken Aktivierung ihrer humoralen Immunantwort durch die Expression von AMPs, jedoch werden keine hochmolekularen IRPs wie in adulten Drohnen hochreguliert. Zudem ist die Nodulibildung in Larven nur schwach ausgepr{\"a}gt. V{\"o}llig unerwartete Beobachtungen wurden beim Studium der Immunkompetenz von Drohnenpuppen gemacht. Nach Injektion lebender E.coli Zellen in Drohnenpuppen stellte ich eine dramatische Ver{\"a}nderung im Aussehen der Puppen fest. Die Puppen verf{\"a}rbten sich gr{\"a}ulich schwarz. Genauere Untersuchungen haben dann gezeigt, dass die Drohnenpuppen, wie auch die der Arbeiterinnen, offensichtlich keine zellul{\"a}re Abwehrreaktion aktivieren k{\"o}nnen und die humorale Immunantwort nur sehr schwach ausf{\"a}llt und viel zu sp{\"a}t einsetzt.},
  subject      = {Humorale Immunit{\"a}t},
  language  = {de}
}