Borrelia burgdorferi unter dem Mikroskop

Der Hintergrund dieses Artikels ist, dass ein heftiger Streit entbrannt ist und es zwei Lager gibt. Die Einen sehen bestimmte Mikroskopische-Formen und schreiben diese Borrelia burgdorferi zu, die Anderen meinen, dass das Alles und Nichts sein kann.

Im Jahre 1908 wurde der Lebenszyklus der Syphillis (Treponema pallidum, damals Spirochaeta pallida) bereits von F. Krysztalowicz und M. Siedlecki aufgezeichnet und im Jahre 1912 wurde der Lebenszyklus von der Hühnerborreliose (damals Spirochaeta gallinarum) eingehend beschrieben. Setzt man nun diese Formenvielfalt und Variabilität zusammen erhält man den Lebenszyklus von Borrelia burgdorferi.

Quellen:
  • Krysztalowicz, F., Siedlecki, M. Contribution à l’étude de la structure et du cycle évolutif de Spirochæte pallida Schaudinn. Acad. Sc. Krakau. 1905; 713.
  • Hindle, E., On the life cycle of Spirochaeta gallinarum. Parasitology IV 1912, 463-477

Die Geschichte der Syphilis:

Im Jahr 2013 (mehr als 100 Jahre später) haben Morten M. Laane und Ivar Mysterud eine Veröffentlichung verfasst, die da hieß: „A simple method for the detection of live Borrelia spirochaetes in human blood using classical microscopy techniques“.

Auf Deutsch: Eine einfache Methode für den Nachweis von lebenden Borrelien-Spirochaeten im menschlichen Blut mit klassischer Mikroskopie-Technik“.

Quelle:
Morten M. Laane: Department of Molecular Biosciences, University of Oslo, P.O. Box 1041 Blindern, 0316 Oslo,nNorway
Ivar Mysterud: Department of Biology, University of Oslo, P.O. Box 1066 Blindern, 0316 Oslo, Norway
Corresponding author: ivar.mysterud@bio.uio.no
Biological and Biomedical Reports, 2013, 3(1), 15-28

Da die Mikroskopie immer auf Zeichnungen und Bilder beruhte, möchte ich an dieser Stelle nur auf die Bilder in der Veröffentlichung von Morten M. Laane und Ivar Mysterud eingehen. Da der Sprachgebrauch von manchen Begriffen ein wenig im Deutschen abweicht, habe ich immer das jeweilige englische Originalzitat unter den Text gebracht.

Abbildung 1. Borrelia-Spirochäte am roten Blutkörperchen (RBC), unten rechts an der Basis befestigt. Beachten Sie die leichte Schwellung an der entgegengesetzten Seite. Eine „Perlen-Form“ ist in der Mitte des Bildes zu sehen. Strukturen innerhalb der aufgeblasenen RBCs sind Wahrscheinlich Infektionsstellen.

Figure 1. Borrelia spirochaete attached to RBC, lower right corner. Note bleb-like swelling in other end. One “pearl” is near center of the image. Structures inside the inflated RBCs are probably infection sites.

Anmerkung: Vereinfachte Terminologie der Borrelienstadien im Lichtmikroskop:

Bewegliche Form (Motile Form): Spirochäten erscheinen als Laborform auf BSK-Medium mit mehreren Windungen und kleinerer Amplitude entlang des Bakterium-Körpers. Bewegliche Formen kommen auch in Biofilmen und Geweben mit niedrigem Sauerstoffgehalt im Körper vor, aber selten in Blutproben.

Zysten-form (Cystform, Gemmae, Sphäroplasten): Kugelförmige Körper besitzen in etwa die Hälfte des Durchmessers oder weniger eines roten Blutkörperchens. In der Regel nicht beweglich. Innerhalb der Schutzhülle ist ein phasendichter, DNA-haltiger Bereich zu sehen. Einzelne Spirochäten verwandeln sich schnell in Zysten, wenn sie in lebende Blutproben überführt werden. Aus den Experimenten ist bekannt, dass Zysten in der Lage sind jahrelang auch in destilliertem Wasser zu überleben.

„Perlenketten-Formen“: Es ist bekannt von vielen Spirochäten verschiedener Art, dass Perlenketten-Formen produziert werden und auch frei leben. Sind kleiner als Zysten und entstehen durch Querverengungen an einzelnen Spirochäten (segmentierte Teilung). Jede Perle enthält ein vollständiges Genom. Einzelperlen sind in der Lage neue, bewegliche Spirochäten hervorzubringen („Jungspirochäten“).

Andere Stadien mit reduzierter Beweglichkeit: Eine zusammengesetzte Form im Blut hat an jedem Ende ein aufgeblasenes „Bleb“ (Hantel-Form?). Zwischen ihnen gibt es keine Windungen oder Wellen. Einige Rotationsbewegungen scheinen aber zu existieren. Entspringen entweder aus der beweglichen Form aus infiziertem Gewebe oder passiv aus roten Blutkörperchen. Es existieren mehrere Erscheinungsformen, viele mit wenig Ähnlichkeit zu der beweglichen Form.

Blebs und Fadenformen aus roten Blutkörperchen: Blebs, Perlenketten-Formen und Perlen-Formen können aus roten Blutkörperchen hervor gehen, die scheinbar keine Bakterien enthalten. Ihre auffallende Ähnlichkeit mit Spirochäten-Stadien sind auf einen Symbiont / Coevolutions-Prozess zwischen dem Bakterium und dem Wirt zurückzuführen.

Note: Simplified terminology of Borrelia stages as seen in the light-microscope:
Motile form:
Spirochaetes appearing as seen in cultured specimens on BSK-medium, several windings of small amplitude along the bacterium. Motile forms are supposed to be present in biofilms and tissues with low oxygen in the body. Rare in blood samples.
Cyst:
Spherical shaped body ca. half the diameter or less of a RBC. Usually non-motile. Inside the protective cover a phase-dense DNA-containing area is seen. Single spirochaetes transform rapidly into cysts when introduced into live blood samples. Cysts are known from our experiments to survive for years even in distilled water.
“Pearl chains”:
Known to be produced by many spirochaetes of different species, also free-living. Are smaller than cysts, originate by transverse constrictions on single spirochaetes. Each pearl contain a complete genome. Single pearls are able to germinate into motile spirochaetes.
Other stages with reduced motility:
A common form in blood has one inflated “bleb” in each end. Between them there are no helixes or a few with large amplitude. Some rotation movements appear to exist. Originate either from motile stage in infected tissues or are passively expelled from RBCs. Several kinds appear to exist, many with little resemblance to the motile form.
Blebs and filaments from RBC´s:
Blebs, pearl-chains and pearls may be produced by RBCs that do not contain bacteria. Their striking similarity to spirochaete stages are due to a symbiont/coevolution- process between the bacterium and host.

Abbildung 2. Strukturelle Variationen von Borrelia-Spirochäten von demselben Patienten („CS“).

(A) kurze, gebogene Form an einem roten Blutkörperchen befestigt, das noch eine kurze Borrelie im Innen enthält.

(B) ein rotes Blutkörperchen mit einer geraden Borrelie befestigt, Infektionsmaterial noch innen, zwei Borrelien-Spirochaeten fast parallel im unteren Teil des Bildes sichtbar.

(C) Borrelia-Spirochäte losgelöst von einem Roten Blutkörperchen, typische Form mit einer Schwellung (Bleb) an jedem Ende.

(D) eine ähnliche, nahezu gerade Form, die von dem zersetzenden roten Blutkörperchen abgelöst ist.

(E) mittelgroße, dünne Borrelie.

(F) Reste eines Roten Blutkörperchens, unterer Teil des Bildes: eine gerade Borrelie und zwei Borrelien-Spirochäten in „Perlen-Form“.

Figure 2. Structural variations of Borrelia spirochaete from the same patient (“CS”), (a) a short bent form attached to an RBC still containing a short Borrelia inside, (b) an RBC with a straighter Borrelia attached, some infective material still inside, two Borrelia spirochaetes nearly parallel in lower part of image, (c) Borrelia spirochaete detached from the RBC, typical form with a swelling (bleb) at each end, (d) similar nearly straight form detached from decomposing RBC, (e) mediumsized, thin-form Borrelia, (f) remnants of cyst, (lower part, one straight and two Borrelia spirochaetes in “pearl stage”.

Abbildung 3. Borrelien von einem anderen Patienten („EN“) mit chronischer Borreliose-Diagnose (bestätigt mit sowohl DNA- als auch Immuntechniken).

(A) Mittelgroße (mittellang) wellenähnliche Form, die an rotes Blutkörperchen gebunden ist.

(B) Mehrere segmetierte Faden-Formen, alle entspringen aus roten Blutkörperchen.

(C-E) Zwei Borrelien, die an demselben roten Blutkörperchen befestigt sind.

(E) Ein Ende einer Spirochäte befindet sich innerhalb der roten Blutkörperchen-Membran. Dieser Patient hatte Zahlreiche sehr lange und dünne wellenförmige Borrelien frei von den roten Blutkörperchen und eine ungewöhnliche und charakteristische Vielfalt der Bakterienstadien.

Figure 3. Borrelia from another patient (“EN”) with chronic borreliosis diagnosis (confirmed with
both DNA and immune techniques). (a) Medium-sized wave-like form attached to RBC, (b)
several pearl-stages connected to each of two RBCs, (c-e) pairs of Borrelia attached to same
RBC´s, in (e) part of one spirochaete is situated inside the RBC membrane. This patient had
numerous very long and thin wave-shaped Borrelia free of the RBC´s and an unusual and
characteristic diversity of bacterial stages.

Abbildung 4. Beispiele für verschiedene Borrelien-Spirochäten innerhalb von roten Blutkörperchen von einem dritten Patienten („ESH“) (Chronische Borreliose-Diagnose mit DNA / Immun-Techniken bestätigt).

(A) leicht gebogene kurze Fadenform mit Schwellungen („Blebs“) an jedem Ende innerhalb der roten Blutkörperchen.

(B) gebogene Form innerhalb eines roten Blutkörperchens, welches „Perlen/Granular“ nach außen hin abgibt.

(C) rotes Blutkörperchen mit einer Wellenform in der Mitte, mehrere kleinere Formen in der Nähe der Innenseite der roten Blutkörperchen-Membran.

Figure 4. Examples of distinct Borrelia spirochaetes inside RBCs from a third patient (“ESH”)
(chronic borreliosis diagnosis confirmed with DNA/immune techniques). (a) slightly bent structure
with swellings (“blebs”) in each end inside RBC, (b) wave-form partly producing “pearls” leaving
the erythrocyte, (c) RBC with a waveform in center, several smaller ones situated close to inner
side of RBC membrane.

Abbildung 5. Charakteristische Stadien der Spirochäten – und Borrelien-Lebenszyklen:

(A) Beispiel für eine Spirochäte aus dem Darm der nordamerikanischen Termite Reticulotermes flavipes, die gerade eine Cystenform macht und sich an einem Ende aufrollt.

(B-F) Spirochäten-Stadien von einem chronischen Borreliose-Patienten („GR“), auch diagnostiziert durch DNA und Immuntechniken. Die extreme Schwellung macht genaue Details nicht sichtbar im Lichtmikroskop (LM).

(B) Entstehung einer „PerlenForm“ und kurze Borrelienstruktur.

(C) Etwas unregelmäßige Form mit großem Bleb an einem Ende.

(D) Kette mit vier „Perlen-Formen“ an einem Ende, dünne Fadenform am anderen Ende.

(E) Verzweigte Struktur (Knospen) mit „Perlenform“, mehrere Sorten (Mischform).

(F) Typische Zysten-Form, die dunkle Fläche ist das Bakterium im Inneren des äußeren Mantels. Diese Präparation enthüllte mehrere Formen, einige möglicherweise nicht früher beschrieben.

Figure 5. Characteristic stages of spirochaete and Borrelia life-cycles: (a) example from a
spirochaete inside the gut of the North-American termite Reticulotermes flavipes in the process of
forming cysts, note coiling up in one end, (b-f) stages from a chronic borreliosis patient (“GR”)
(also diagnosed by DNA and immune techniques). Extreme swelling shows details usually not
visible by light microscope (LM). (b) germination of “pearl”, tiny Borrelia structures appears, (c)
somewhat irregular form with large bleb at one end, (d) chain of four “pearls” at one end, thin
filament at the other, (e) branched structure with “pearlform”, several varieties occurred, (f)
typical cyst, the dark area is the bacterium inside the outer coat. This preparation revealed several
forms, some possibly not earlier described.

Abbildung 6. Interne Anatomie von Borrelien aus roten Blutkörperchen von Patienten mit diagnostizierter, chronischer Borreliose.

(A-B) Patient („GR“), (AO) Fluoreszenzfärbung. Grüne Flecken zeigen die Verteilung der Borrelia-Nukleotiden (Bausteine von Nukleinsäuren) in diesem Fall der DNA, orange-rote Fluoreszenz stellt das Bakterienplasma mit RNA dar.

(C) Nucleoide sind auch durch Phasenkontrast als dunkle Flecken (bei Patient „O“) sichtbar. Die Borrelien-Spirochäten teilen sich durch transversale Abteilungen (fragmentierte Querteilungen), mehrere Infektionseinheiten werden in jedem Teilungszyklus erzeugt, vergleiche:

MacDonald, A., A life-cycle for Borrelia spirochetes? Medical Hypotheses 2006, 67, (4), 810-8

MacDonald, A., Segmentation in the Borrelia genome. Genetic implications. (2012).

Figure 6. Internal anatomy of Borrelia from RBC of patients diagnosed with chronic borreliosis. (a-b) patient (“GR”), (AO) fluorescence staining. Green spots show distribution of the Borrelia nucleoids (DNA), orange-red fluorescence represents the bacterial plasma with RNA (c). Nucleoids are also visible by phase-contrast as dark spots (patient “O”). As Borrelia spirochaetes divide by transverse divisions, several infective units are produced in each division cycle, compare with reference [29] and [30].

Die gesamte Methode als PDF:

Morten Laane Methode

Intraerythrozytäre Spirochäten:

Wissenschaftliche Quellen für intraerythrozytäre Spirochäten:

Mooser H. Erytrozyten-adhäsion und hämagglomeration durch rückfallfieber-spirochäten. Tropenmed Parasitol. 1958;9:93–111

Nils Burman, Alireza Shamaei-Tousi, and Sven Bergström

The Spirochete Borrelia crocidurae Causes Erythrocyte Rosetting during Relapsing Fever. (1998)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC107974/

Erythrocyte-aggregating relapsing fever spirochete Borrelia crocidurae induces formation of microemboli.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10558950

Relapsing fever Borrelia binds to neolacto glycans and mediates rosetting of human erythrocytes. (2009)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19884498

CspA from Borrelia burgdorferi Inhibits the Terminal Complement Pathway

http://mbio.asm.org/content/4/4/e00481-13.short

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