Ciliaten

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 31. Oktober 2016
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Ciliaten oder Wimpertierchen sind neinzellige Eukaryoten mit Wimpern auf der Zelloberfläche, die sie zur Fortbewegung und zum Herbeistrudeln der Nahrung nutzen. Sie kommen vor allem im Wasser und Erdboden vor, leben als Kommesale und seltener auch als Parasiten. Die Art Balantidium coli gilt als einzig humanpathogene Art.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Ciliaten?

Eukaryoten oder Eukaryonten sind Lebewesen mit Zellkern. Sie sind von den Bakterien und den Archaeen zu unterscheiden. Die Wimpertierchen werden auch Ciliophora, Ciliata oder Ciliaten genannt und entsprechen einzelligen Eukaryoten, deren Zelloberfläche Wimpern trägt. Die Wimpern dienen der Fortbewegung und dem Herbeistrudeln von Nahrung.

Wimpertierchen werden als Stamm der Alveolata betrachtet, die rund 7500 verschiedene Arten umfassen. Bei den eukaryotischen Organismen handelt es sich um die am höchsten entwickelte und differenzierte Art der Protisten. Die Länge von Ciliaten beträgt zwischen zehn und bis zu 300 Mikrometer. Bestimmte Arten der Wimperntierchen sind sogar mehr als einen Millimeter lang.

Die Lebewesen bestehen aus kontraktilen Filamenten des Zellskeletts, so zum Beispiel Actinmyosin- oder Mikrotubulifilamenten. Damit können Ciliaten ihre Oberflächenstruktur verändern und sich an chemische oder physische Reize anpassen. Sie schleudern auf bestimmte Reize hin lange Proteinfäden nach außen. Räuberische Arten der Wimperntierchen tragen oft Toxicysten, welche die Membran ihrer Opfer durchschlagen und giftige Stoffe zur Immobilisierung sezernieren.

Ciliaten zeichnen sich durch Kerndimorphismus aus. Sie besitzen also Zellkerne unterschiedlicher Größe. Ihr diploid kleiner Kern wird als Mikronukleus und ihr polyploid großer Kern als Makronukleus bezeichnet. Der Makronukleus entspricht dem vegetativen Zellzentrum und der Mikronukleus bildet die Keimbahn. Vermutlich sind Ciliaten aus syncytialer Vielzelligkeit hervorgegangen.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Wimperntierchen kommen vor allem im Süßwasser, im Meer und im Boden vor. Auf Veränderungen in der Sauerstoff- oder Kohlendioxidkonzentration zeigen Wimpertierchen reine reaktive Veränderungen ihrer Bewegungsrichtung und befördern sich so in ein Areal mit günstigeren Bedingungen.

Neben freischwimmenden Ciliaten gibt es festsitzende Wimperntierchen. Einige leben als Kommensale, so zum Beispiel die Enodinia im Pansenbereich von Wiederkäuern, die durch Cellulase die Cellulose der Nahrung zersetzen. Viele Vertreter der Art leben symbiotisch innerhalb der Innenschicht von Grünalgen wie der Zoochlorelle. Eine rein parasitäre Art ist zum Beispiel der Ichthyophthirius multifiliis, der Süßwasserfische befällt.

Viele Spezies der Wimperntierchen sind weltweit verbreitet. Die ungeschlechtliche Fortpflanzung betreiben viele Arten in Form von Querteilung oder seltener Längsteilung. Die Gattung Colpoda bildet Teilungscysten. In der geschlechtlichen Fortpflanzung findet ein DNA-Austausch mittels Plasmabrücke statt. Bei dieser Konjugation kommt es zur Auflösung des Makronukleus. Die Mikronuklei der beiden Partner lassen mittels Teilungsvorgängen der Meiose und Mitose einen diploiden Kern in jedem der beiden Partner entstehen. Nach der Trennung der Geschlechtspartner findet je eine weitere Mitose statt, die den diploiden Kern jeweils verdoppelt. Aus einem der so entstehenden Tochterkerne wird mittels Polyploidisierung der Makronukleus, der zweite wird zum Mikronukleus.

Das Nahrungsspektrum von Wimpertierchen ist breit angelegt. Neben Bakterien ernähren sich einige Ciliaten von Flagellaten, Algen, Amöben oder Pilzen. Andere Vertreter leben räuberisch von anderen Wimpertierchen.

Die Zellmembran trägt zur Nahrungsaufnahme den Cytostom als mundähnliche Öffnung. Nahrung wird bei der Aufnahme in Nahrungsvakuolen verpackt und kreist im Zellinneren auf festem Weg durch den ganzen Zellkörper, wo sie mittels Acidosomen angesäuert und von Lysosomen mit Hydrolase angereichert wird. Im Zellinneren zersetzt sich die Nahrung und lebensnotwendige Stoffe erreichen das Cytoplasma, wobei Reststoffe am Zellafter in Form einer Cytopyge ausgeschieden werden.

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Krankheiten & Beschwerden

Balantidium coli ist die einzige Art der Wimperntierchen, die den Menschen befällt. Sie lebt kommensal bis parasitär im Verdauungstrakt und kann Durchfall sowie Geschwüre im Darm hervorrufen. Balantidium coli besitzen ein sehr breites Spektrum an möglichen Wirten, das von Hohltieren bis über Krebse und verschiedene Säugetiere reicht, so insbesondere Schweine. In vielen Wirten verursacht der Befall mit dem Wimperntierchen keine Krankheitssymptome.

Der Mensch wird eher selten befallen, aber kann bei einer Infektion Symptome des Magen-Darm-Trakts entwickeln. Die Zysten des Wimperntierchens werden meist mit kontaminierter Nahrung oder mit verseuchtem Wasser aufgenommen. Im Darm des Wirts entwickeln sich die Zysten zu aktiven Trophozoiten. Sie bilden daraufhin flaschenartige Läsionen innerhalb der Submucosa, die zwischen der Schleimhaut und dem Muskelgewebe innerhalb des Dickdarms liegt. Dort bilden die Wimperntierchen Nester. Der Wirt scheidet die Zysten wie auch aktiven Zellen mit dem Kot aus.

Bekannte Gifte bilden die Ciliaten nicht, aber der Befall mit den Wimperntierchen kann beim Menschen die Bildung von Geschwüren im Bereich des Dickdarms begünstigen. Dieser Zusammenhang ist auf die Bildung der Hyaluronidase zurückzuführen, die im Bindegewebe die Hyaluronsäure auflöst. Bei besonders schweren Fällen können sich Symptome wie blutiger Stuhl, permanent imperativer Stuhlzwang und starke Gewichtsabnahme einstellen. Im Extremfall endet ein derart schwerer Befall tödlich. Das ist jedoch nur selten der Fall, da die Infektion mit Wimperntierchen durch Tetracycline oder Metronidazol gut behandelt werden kann.

Als Vorbeugemaßnahme gilt Hygiene, die insbesondere im Umgang mit Tieren wie Schweinen relevant ist. Vor allem in wärmeren Klimazonen schützt die prophylaktische Hygiene in diesem Zusammenhang vor der Infektion mit den Ciliaten. Über Schweinefleisch werden die Erreger in der Regel nicht aufgenommen, solange das Fleisch nicht roh konsumiert wird.

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