Verfälschte Mittelwände beeinflussen Phenoloxidase, Lysozym und Bienenimmunität
Phenoloxidase (PO) ist ein humorales Protein mit antimikrobiellen und antioxidativen Eigenschaften. Als Katalysator der Melanisierung spielt sie eine Schlüsselrolle bei der Immunantwort der Honigbiene. Der Kontakt mit einem Krankheitserreger aktiviert sie über eine Kaskade aus Mustererkennungsproteinen, Serinproteasen und Serinprotease-Inhibitoren.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Verfälschung von Wachs mit Stearin die PO-Aktivität bei 1, 7 und 14 Tage alten Bienen verringerte. Dieser Effekt trat zeitverzögert auf, denn der Kontakt mit einer schädlichen Substanz während der präimaginalen Entwicklung führte bei erwachsenen Bienen zu veränderter Enzymaktivität.
Die toxische Wirkung von Stearin verläuft höchstwahrscheinlich in zwei Schritten. Zunächst reagiert Stearinsäure mit Chitin und verändert dessen funktionelle Gruppen chemisch: durch Veresterung der 2-Hydroxylgruppen und Deacetylierung der N-Acetylamingruppe. Die gelockerte Struktur beeinträchtigt die Stabilität der Insektenkutikula. Diese schützt dann nicht mehr ausreichend vor Wasserverlust, mechanischen Schäden und dem Eindringen von Krankheitserregern. Anschließend dringt Stearinsäure in die Hämolymphe der Arbeiterinnen ein und inaktiviert proPO über Wechselwirkungen mit Hämolymphzellen, entweder direkt durch Einwirkung auf dieses Protein oder über Lysozym.
Auch eine erhöhte Lysozymaktivität kann auf verminderte Immunabwehr hinweisen. Neben seiner antimikrobiellen Funktion unterdrückt Lysozym proPO. Dies könnte die negative Korrelation zwischen erhöhter Lysozymaktivität und PO-Aktivität erklären. PA (Paraffin) scheint weniger toxisch als ST (Stearin), beeinflusst die PO-Aktivität gegenüber der Kontrolle jedoch statistisch signifikant.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Entwicklung präimaginaler Arbeiterinnenstadien im Kontakt mit dieser Substanz das PO-System blockiert. Wie Ibrahim et al. zeigten, kann Paraffin Bakterien als Nährstoff dienen. Selbst wenn diese nicht unmittelbar bienenpathogen sind, könnten ihre ausgeschiedenen Metaboliten PO hemmen. Die verringerte PO-Aktivität beeinträchtigt die Abwehr- und Regenerationsfähigkeit des Insekts; die hier beobachtete erhöhte Lysozymaktivität bildet eine zweite humorale Abwehrlinie.
Die meisten Veröffentlichungen über Wachsverfälschung beschreiben Veränderungen der Zusammensetzung, der Wachseigenschaften und/oder der Entwicklung der darin befindlichen Bienenbrut. Dies ist die erste Veröffentlichung über die Auswirkungen verfälschten Wachses auf die Bienenphysiologie. Wir schließen erstmals diese Wissenslücke und zeigen, wie stark zugesetztes Stearin und in geringerem Maße Paraffin die Körperfunktionen der Bienen beeinträchtigen.
Unsere Forschung deutet darauf hin, dass die zunehmend verbreitete Verfälschung von Wachs mit Paraffin und Stearin, die Phenoloxidase- und Lysozymaktivitäten stört und höchstwahrscheinlich eine Immunschwäche bei Arbeiterinnen verursacht, mit hoher Wahrscheinlichkeit eine bislang unerkannte Ursache der umfangreichen Völkerverluste seit dem späten 20. Jahrhundert ist.
Unsere Vermutung scheint mit den Ergebnissen von Chęć et al. übereinzustimmen: Ein Zusatz von 10 %, 30 % oder 50 % Stearin zu Mittelwänden verringerte das Überleben der Brut gegenüber reinem Wachs um 67 %, 87 % beziehungsweise 92 %.
Aneta Strachecka et al.
How does adulteration of wax foundation affect phenoloxidase and lysozyme activities as selected parameters of immunity in Apis mellifera? — J Vet Res 68, 395–400, 2024
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