360° TOP - Hinweis zu den OsterFerien 2016: Borreliose - und der Mückenstich!

Medizin am Abend Berin Fazit:   Borreliose: Übertragung durch Mückenstich?

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• Senckenberg-Wissenschaftler haben erstmalig Borrelien in deutschen Stechmücken nachgewiesen. 

Die drei identifizierten Arten der Bakterien können beim Menschen die Multisystemerkrankung Lyme-Borreliose auslösen. In ihrer kürzlich im Fachjournal „Ticks and Tick-borne Diseases“ veröffentlichten Studie zeigen die Forschenden außerdem, dass die Krankheitserreger die Umwandlung der Mückenlarve zur Puppe und schließlich zum erwachsenen Tier überleben. Auch wenn die Mücken potentielle Borreliose-Vektoren sein können, spielen sie nach derzeitigem Erkenntnisstand höchstens eine untergeordnete Rolle bei der Übertragung der Krankheitserreger. 

 
 Arbeiten im Insektenlabor. © Senckenberg
 
Kreisrunde, rote Verfärbungen um einen Zeckenstich – da schrillen bei den meisten Menschen die Alarmglocken. Die sogenannte „Wanderröte“ ist eines der wenigen klaren Anzeichen für eine Borreliose-Infektion. 

 „Obwohl die Lyme-Borreliose in Europa als die häufigste vektorübertragene Krankheit gilt und schwere Schäden verursachen kann, sind Daten bezüglich ihrer Verbreitung sowie den Ursachen und Folgen nur unzureichend vorhanden“, erklärt Prof. Dr. Sven Klimpel vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum und der Goethe Universität Frankfurt und fährt fort: „Dies liegt vor allem daran, dass eine Meldepflicht von Borreliose nur in wenigen Staaten besteht und die Grundlagen der Meldepflichten nicht einheitlich sind.“

• Die geschätzten Neuerkrankungen an Lyme-Borreliose schwanken entsprechend stark: In Deutschland bewegen sich die jährlichen Zahlen zwischen 40.000 und 214.000 Personen, die sich mit den Erregern der Multisystemerkrankung anstecken.

Als allgemein bekannter Überträger (Vektor) des Borreliose-Erregers fungiert in Deutschland der Gemeine Holzbock (Ixodes ricinus) aus der Familie der Schildzecken und als sogenannte Reservoirwirte werden Nagetiere (Wildmäuse) und Vögel genutzt. 

• Vor dem Hintergrund, dass auch in weiteren Arthropoden wie Bremsen, Flöhen oder Kriebelmücken vereinzelt Borrelien-Erreger gefunden wurden, hat das Wissenschaftlerteam rund um Klimpel nun auch Mücken auf ihr Übertragungspotential untersucht. 

Der Frankfurter Parasitologe hierzu: „Mücken sind bekannte Überträger zahlreicher Infektionserreger wie beispielsweise Malaria, dem Dengue-Virus oder auch dem aktuell grassierenden Zika-Virus.

• Wir wollten überprüfen, ob die Insekten theoretisch auch Borreliose-auslösende Borrelien übertragen können.“

An 42 Fangstandorten über das gesamte Bundesgebiet verteilt haben die Wissenschaftler im Jahr 2013 von April bis Oktober Stechmücken gefangen – von den insgesamt 3615 gefangenen Mücken wurden 682 Pools gebildet und auf Borrelien getestet, wobei 28 positive Pools identifiziert wurden. 

• Dies bedeutet, dass zehn verschiedene Stechmückenarten aus vier Gattungen an 11 Standorten Borrelien in sich trugen. 

„Wir haben bestimmte Borrelien-spezifische Gene mit molekularbiologischen Methoden nachgewiesen und konnten so die Borrelien-Arten Borrelia afzelii, Borrelia bavariensis und Borrelia garinii identifizieren“, ergänzt Klimpel. 

Alle drei Borrelien-Arten sind humanpathogen und gelten in Deutschland sowie Europa als die bedeutendsten Erreger der Lyme-Borreliose.

In ihrer Studie konnten die Parasitologen zudem erstmalig in wild-gefangenen und unter Laborbedingungen geschlüpften und aufgezogenen Stechmücken Borrelien-DNA nachweisen. 

„Dass wir die DNA der Erreger auch in den aufgezogenen Mücken gefunden haben, ist erstaunlich und zeigt, dass die Borrelien die Umwandlung der Larve zur Puppe und schließlich zum ausgewachsenen Tier überdauern können“, erläutert Klimpel.

Bei den untersuchten Mücken lagen die Befallshäufigkeiten mit den Borrelien-Erregern zwischen 0,13 und 8,33 Prozent – bei der Rheinschnake (Aedes vexans) zum Beispiel bei 0,3 Prozent, bei der häufigen Stechmückenart Aedes cataphylla bei 11,1 Prozent.

„Es besteht aber kein Grund zur Panik“, beruhigt Klimpel und fährt fort: 

„Nach unserem derzeitigen Erkenntnisstand sind Stechmücken als Überträger der Lyme-Borreliose auslösenden Erreger nur bedingt geeignet. Wenn überhaupt spielen sie eine eher untergeordnete Rolle.“

Auf Borrelien-Erreger untersucht: Die Südliche Hausmücke (Culex quinquefasciatus). © Senckenberg

 
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Judith Jördens
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Publikation
Christian Melaun, Sina Zotzmann, Vanesa Garcia Santaella, Antje Werblow, Helga Zumkowski-Xylander, Peter Kraiczy, Sven Klimpel, Occurrence of Borrelia burgdorferi s.l. in different genera of mosquitoes (Culicidae) in Central Europe, Ticks and Tick-borne Diseases, Volume 7, Issue 2, March 2016, Pages 256-263, ISSN 1877-959X, http://dx.doi.org/10.1016/j.ttbdis.2015.10.018.





Die Natur mit ihrer unendlichen Vielfalt an Lebensformen zu erforschen und zu verstehen, um sie als Lebensgrundlage für zukünftige Generationen erhalten und nachhaltig nutzen zu können - dafür arbeitet die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung seit nunmehr fast 200 Jahren. Diese integrative „Geobiodiversitätsforschung“ sowie die Vermittlung von Forschung und Wissenschaft sind die Aufgaben Senckenbergs. Drei Naturmuseen in Frankfurt, Görlitz und Dresden zeigen die Vielfalt des Lebens und die Entwicklung der Erde über Jahrmillionen. Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Das Senckenberg Naturmuseum in Frankfurt am Main wird von der Stadt Frankfurt am Main sowie vielen weiteren Partnern gefördert. Mehr Informationen unter www.senckenberg.de.

2016 ist Leibniz-Jahr. Anlässlich des 370. Geburtstags und des 300. Todestags des Universalgelehrten Gottfried Wilhelm Leibniz (*1.7.1646 in Leipzig, † 14.11.1716 in Hannover) veranstaltet die Leibniz-Gemeinschaft ein großes Themenjahr. Unter dem Titel „die beste der möglichen Welten“ – einem Leibniz-Zitat – rückt sie die Vielfalt und die Aktualität der Themen in den Blick, denen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der bundesweit 88 Leibniz-Einrichtungen widmen. www.bestewelten.de

Malaria - Parasiten: Besondere Gefahr für Kinder unter 5 Jahren

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Gezielter Schnitt im Genom schwächt Malaria-Parasiten

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Heidelberg veröffentlichen neue Technik im Journal „Genome Biology“ 
 
Heidelberger Wissenschaftlern sind einem Impfstoff gegen Malaria ein kleines Stück näher gekommen:

• Es gelang ihnen, Malaria-Erregern einen Teil des Genoms mit mehr als 200 Genen zu amputieren. 
• Die gentechnisch veränderten Parasiten können sich im Wirtskörper nicht mehr vollständig entwickeln und sind daher ein leichtes Ziel für das Immunsystem.

 
 Das Bild zeigt sich entwickelnde Parasiten (rot) in einer kultivierten Leberzelle (gelb); DNA der Parasiten und Leberzelle ist in Cyan dargestellt. Mirko Singer, Universitätsklinikum Heidelberg

Eine Impfstudie mit Mäusen brachte trotzdem keinen 100-prozentigen Erfolg. Zwar waren die meisten geimpften Tiere anschließend vor Infektionen geschützt, ein kleiner Teil der abgeschwächten Parasiten schaffte es allerdings, den Schaden am Erbgut zu kitten. Sie verwendeten dazu einen Reparaturmechanismus, mit dem man bei den Erregern nicht gerechnet hatte. „Wir haben wieder einmal gelernt, wie widerstandsfähig diese Einzeller sind“, sagt Professor Dr. Friedrich Frischknecht vom Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg. „Trotzdem sind wir sicher, dass sich die neue Technik z.B. in Kombination mit anderen Strategien dazu eignet, einen sicheren Impfstoff zu entwickeln.“ Bisher ließen sich maximal drei Gene der Parasiten ausschalten. Die Arbeit ist jetzt online im Journal „Genome Biology“ erschienen.

Mehr als 300 Millionen Menschen erkranken jährlich an Malaria, einer Krankheit der Ärmsten in Afrika, Südasien und Südamerika - mehr als eine halbe Million sterben jedes Jahr daran; betroffen sind besonders Kinder unter fünf Jahren.

Die Erreger, sogenannte Plasmodien, werden von Stechmücken übertragen und befallen als erstes Leberzellen.

Dort entwickeln sie sich zu einer aggressiven Form weiter, die in rote Blutzellen eindringt, sich dort massenhaft vermehrt und die Blutzellen zerstört.

Dies verursacht die häufig lebensgefährlichen Symptome der Malaria: Fieber, Blutarmut bis hin zu Organversagen. Es wurden zwar inzwischen zahlreiche Medikamente zur Bekämpfung der Parasiten im Körper entwickelt, doch meist entwickeln sich früher oder später Resistenzen. 

Helfen kann wahrscheinlich auf lange Sicht nur eine Impfung.

Impfstoffe mit dem gesamten, unschädlich gemachten Erreger entwickeln

Erste Impfstoffkandidaten, die bereits in klinischen Studien getestet wurden, richten sich gegen einzelne Proteine des Parasiten. Der erste wurde dieses Jahr auch für Impfungen zugelassen, bietet aber keinen ausreichenden Schutz. Mehr Hoffnung setzen manche Forscher dagegen in Impfstoffe mit dem gesamten, unschädlich gemachten Erreger. Dazu werden Plasmodien genetisch so verändert, dass sie zwar noch in die Leberzellen eindringen und so das Immunsystem alarmieren und aktivieren, ihren Entwicklungsprozess in der Leber allerdings nicht abschließen können. Diese Strategie wurde am Universitätsklinikum Heidelberg entwickelt, im Tierversuch erprobt und 2004 und 2005 veröffentlicht. Das Team um Dr. Kai Matuschewski, heute Professor an der Humboldt Universität in Berlin, zerstörte damals erstmals gezielt ein Schlüsselgen im Plasmodiengenom, das für das Wachstum des Parasiten in der Leberzelle essentiell ist. Seither feilten Wissenschaftler weltweit weiter an dieser Methode.

Sie stellten gentechnisch veränderte Parasiten her, denen bis zu drei verschiedene Gene fehlten, um einen ausreichend sicheren Impfstoff zu erhalten. Doch immer gelingt es einzelnen Parasiten, Malaria auszulösen.

Mirko Singer und seine Kollegen der Abteilung Parasitologie am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg gingen daher noch einen Schritt weiter: Mit Hilfe eines gezielt eingesetzten, DNS-schneidenden Proteins trennte er einen ganzen Abschnitt des Genoms mit rund 200 Genen von der restlichen Erbinformation ab.

Dazu ergänzte er das Erbgut der Erreger um den genetischen Bauplan für das benötigte Schneideprotein, eine sogenannte Zinkfinger-Nuklease.  

Rufen die Parasiten bei ihrem Eintritt in die Leberzellen bestimmte Informationen ihres Erbguts ab, die sie für ihre weitere Entwicklung benötigen, aktivieren sie automatisch auch die Nuklease, die das Genom zerteilt.

Die dabei entstehenden nahezu glatten Schnittkanten hätten eigentlich irreparabel sein sollen, der Parasit schaffte es zur Überraschung der Forscher in wenigen Fällen aber trotzdem. Die Heidelberger Forscher konnten den dazu benutzten Mechanismus identifizieren. „Wir haben gezeigt, dass Zinkfinger-Nukleasen in Plasmodium sehr gut und zuverlässig funktionieren. Die nächste Herausforderung besteht nun darin, den Reparaturmechanismus mit mehrfachen Schnitten komplett zu überfordern“, so der Ersautor Singer.

Literatur:
Zinc finger nuclease-based double-strand breaks attenuate malaria parasites and reveal rare microhomology-mediated end joining. Singer Mirko, Marshall Jennifer, Heiss Kirsten, Mair Gunnar, Grimm Dirk, Mueller Ann-Kristin, Frischknecht Friedrich.

Genome Biology.2015, 16:249. DOI: 10.1186/s13059-015-0811-1. URL:

http://www.genomebiology.com/2015/16/1/249


Medizin am Abend Berlin DirektKontakt:

Prof. Dr. Friedrich Frischknecht
Abteilung Parasitologie
Zentrum für Infektionskrankheiten
Universitätsklinikum Heidelberg
Tel: 06221 56-6537
E-Mail: freddy.frischknecht@med.uni-heidelberg.de
Julia Bird Universitätsklinikum Heidelberg


Universitätsklinikum und Medizinische Fakultät Heidelberg
Krankenversorgung, Forschung und Lehre von internationalem Rang

Das Universitätsklinikum Heidelberg ist eines der bedeutendsten medizinischen Zentren in Deutschland; die Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg zählt zu den international renommierten biomedizinischen Forschungseinrichtungen in Europa. Gemeinsames Ziel ist die Entwicklung innovativer Diagnostik und Therapien sowie ihre rasche Umsetzung für den Patienten. Klinikum und Fakultät beschäftigen rund 12.600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und engagieren sich in Ausbildung und Qualifizierung. In mehr als 50 klinischen Fachabteilungen mit ca. 1.900 Betten werden jährlich rund 66.000 Patienten voll- bzw. teilstationär und mehr als 1.000.000 mal Patienten ambulant behandelt. Das Heidelberger Curriculum Medicinale (HeiCuMed) steht an der Spitze der medizinischen Ausbildungsgänge in Deutschland. Derzeit studieren ca. 3.500 angehende Ärztinnen und Ärzte in Heidelberg. www.klinikum.uni-heidelberg.de

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

http://Weitere Informationen zur Forschungsgruppe

http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/Malaria-3-Frischknecht.100117.0.html

Zentrum für Infektiologie

http://www.klinikum.uni-heidelberg.de/UEberblick.1208.0.html

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