Winzige Details in drei Dimensionen

Erste Aufnahme mit Kryo-Elektronen-Tomographie vom Erreger der Borreliose

16.02.2009 - Deutschland

Sie werden durch Zecken übertragen und können akute und chronische Beschwerden in Gelenken, Muskeln und im Nervensystem verursachen: die Erreger der Lyme-Borreliose. Heidelberger Wissenschaftlern ist es nun gelungen, ihre Struktur genauer zu entschlüsseln. Mit dem Kryotomographie-Mikroskop können bislang unbekannte Strukturen des schraubenförmigen Bakteriums detailliert und dreidimensional dargestellt werden. Ein Befund: Dass Borrelien-Typen in Nordamerika eher die Gelenke und in Europa auch Haut und Nervensystem befallen, scheint unter anderem an der Ausprägung ihres Fortbewegungsapparats zu liegen.

Die Arbeitsgruppe um Professor Reinhard Wallich, Institut für Immunologie, und Dr. Friedrich Frischknecht, Abteilung Parasitologie des Hygiene-Institutes am Universitätsklinikum Heidelberg, hat in Kooperation mit Kollegen aus München und Freiburg ihre Ergebnisse in "Molecular Microbiology" publiziert. Die Forscher erhoffen u.a. neue Erkenntnisse über die vielfältigen klinischen Erscheinungsbilder der Erkrankung zu erlangen.

Bei der Kryo-Elektronen-Tomographie wird der Organismus schockgefrostet, sein ursprünglicher Zustand bleibt erhalten. Eine chemische Vorbehandlung, die oft mit einer Veränderung von Strukturen und Eigenschaften einhergeht, ist nicht mehr notwendig. Die Auflösung von fünf bis sieben nm erlaubt die Darstellung winzigster Strukturen. "Die neue Technik bedeutet einen Quantensprung für die Forschung, vergleichbar dem Schritt vom einfachen Röntgenbild zur dreidimensionalen Computertomographie in der Klinik", erklärt Dr. Frischknecht.

Die Erreger haben vielfältige Strategien entwickelt, sich der Immunantwort des Menschen zu entziehen. Borrelien gehören, wie die Erreger der Syphilis, zur Bakterienart Spirochäten. Die schraubenförmigen, sich aktiv bewegenden Bakterien zeichnen sich durch einen flexiblen, biegsamen Körper aus, den sie mit Hilfe komplexer Bewegungsorgane, der Flagellenfäden fortbewegen. Ein Zusammenhang zwischen der Beweglichkeit und der Infektiosität des Erregers wird schon länger vermutet.

Die Heidelberger Wissenschaftler haben nun erstmals die Besonderheiten der drei human-pathogenen Erregerspezies der Lyme Borreliose verglichen, die in Europa vorkommen und unterschiedliche Krankheitssymptome hervorrufen. Während in Nordamerika die Gelenkentzündung überwiegt, sind in Europa auch Haut oder Nervensystem betroffen. Mit Hilfe der Kryotomographie-Mikroskopie ist es nun gelungen nachzuweisen, dass die drei Erregertypen über eine unterschiedliche Anzahl von Flagellen verfügen. Außerdem konnten erstmals Strukturen nachgewiesen werden, die eine wichtige Rolle bei der Vermehrung des Bakteriums spielen könnten.

Originalveröffentlichung: Mikhail Kudryashev et al.; "Comparative cryo-electron tomography of pathogenic Lyme disease spirochetes"; Molecular Microbiology, Published Online: Feb 4 2009

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