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Kryo-Elektronen-Tomographie - Winzige Details in drei Dimensionen

12.02.2009
Erste Aufnahme mit Kryo-Elektronen-Tomographie vom Erreger der Borreliose / Neue Merkmale verschiedener Erregertypen identifiziert

Sie werden durch Zecken übertragen und können akute und chronische Beschwerden in Gelenken, Muskeln und im Nervensystem verursachen: die Erreger der Lyme-Borreliose, an der in Deutschland rund 80.000 Menschen pro Jahr erkranken.

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.

Schockfrostung erhält den ursprünglichen Zustand / Auflösung bis zu 5 Nanometer

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.

Literatur:
Comparative cryo-electron tomography of pathogenic Lyme disease spirochetes
Mikhail Kudryashev, Marek Cyrklaff, Wolfgang Baumeister, Markus M. Simon, Reinhard Wallich, Friedrich Frischknecht
Published Online: Feb 4 2009 7:27AM
DOI: 10.1111/j.1365-2958.2009.06613.x
Ansprechpartner:
Dr. Friedrich Frischknecht
Universitätsklinikum Heidelberg
Hygiene Institut
Abteilung Parasitologie
Im Neuenheimer Feld 324
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 / 566537
E-Mail: freddy.frischknecht(at)med.uni-heidelberg.de
Prof. Dr. Reinhard Wallich
Universitätsklinikum Heidelberg
Institut für Infektionsimmunulogie
Im Neuenheimer Feld 305
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 / 564090
E-Mail: reinhard.wallich(at)med.uni-heidelberg.de
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Bei Rückfragen von Journalisten:
Dr. Annette Tuffs
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