Die Spirochäten des B. burgdorferi s.l. - Komplexes sind die häufigsten, durch Zecken übertragenen humanpathogenen Erreger der nördlichen Hemisphäre. Über ihre Ökologie sowie die Übertragungsmechanismen ist jedoch bislang nur wenig bekannt. Gründe hierfür sind unter anderem Probleme beim Nachweis von Borrelien in Wirtsgewebe und Zecken aufgrund der oft geringen Erregerzahl in diesen Untersuchungsmaterialien, sowie das komplexe Zusammenwirken verschiedener biotischer und abiotischer Faktoren im Infektionszyklus der Spirochäten. Genaue Kenntnisse über die Verteilung der verschieden B. burgdorferi s.l. - Genospezies, sowie die ausschlaggebenden Faktoren sind vor allem für die Entwicklung wirksamer Vakzine von entscheidender Bedeutung. Ein Ziel dieser Arbeit war es, eventuelle Unterschiede in der Transmission der verschiedenen B. burgdorferi s.l. - Genospezies durch Kleinsäuger aufzuzeigen und diese vor dem theoretischen Hintergrund, v.a. in Bezug zur Saisonalität, zu diskutieren. Dazu wurde eine von MICHEL et al. (2004) entwickelte Methode angewendet, die auf dem molekularbiologischen Nachweis der verschiedenen Genospezies in freilandgefangenen I. ricinus - Zecken durch Polymerase - Kettenreaktion und Restriktionsfragmentlängen - Polymorphismus beruht. Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen lag in der Beurteilung der Anwendbarkeit dieser Methode für den Borreliennachweis in Ohrbiopsien der Kleinsäuger, sowie in gesogenen Zecken. Auch wurden verschiedene kommerzielle DNA Extraktionssysteme auf ihre Sensitivität und die Eignung für diese Methode überprüft. Um weitere Aussagen über die Reservoirkompetenz der Kleinsäuger treffen zu können, wurden Blutproben der Tiere mittels Immunfluoreszenstest serologisch untersucht, sowie deren Befallsraten mit I. ricinus bestimmt.
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG UND ZIELSTELLUNG
2. THEORETISCHE GRUNDLAGEN
2.1 Lyme-Borreliose
2.1.1 Historie
2.1.2 Klinik
2.1.3 Prävention und Therapie
2.2 Borrelia burgdorferi sensu lato
2.2.1 Morphologie und Taxonomie
2.2.2 Genom
2.2.3 Übertragung und Pathogenese
2.2.4 Geographische Verbreitung
2.3 Der Vektor Ixodes ricinus
2.3.1 Morphologie und Taxonomie
2.3.2 Die Entwicklungsstadien und ihre Bedeutung für die Übertragung von Borrelia burgdorferi s.l.
2.3.3 Habitate und Geographische Verbreitung
2.3.4 Apodemus flavicollis, A. sylvaticus und Clethrionomys glareolus als Erregerreservoir
3. EIGENE UNTERSUCHUNGEN
3.1 Aufgabenstellung
3.2 Material und Methoden
3.2.1 Untersuchungsgebiet
3.2.2 Fangmethoden und Probenentnahme
3.2.3 DNA - Extraktion
3.2.3.1 Qiagen DNeasy® Tissue Kit
3.2.3.2 Promega Wizard® Genomic DNA Purification Kit
3.2.3.3 Sigma GenElute™ Bacterial Genomic DNA Kit
3.2.4 Polymerase-Kettenreaktion
3.2.5 Gelelektrophorese und Bildbearbeitung
3.2.6 Genospeziesdifferenzierung mittels RFLP
3.2.7 Genospeziesdifferenzierung nach DEMAERSCHALCK et al.
3.2.8 Immunfluoreszenstest
3.2.9 Serologische Untersuchungen
3.2.10 Statistik
4. ERGEBNISSE
4.1 Fangergebnisse und Infestationsraten der Kleinsäuger
4.2 PCR-RFLP
4.2.1 Validierung
4.2.2 Freilandfänge
4.2.3 Gesogene Ixodes ricinus - Larven
4.2.4 Biopsien der Kleinsäuger
4.3 Immunologie
4.4 Statistische Analysen
5. DISKUSSION
5.1 Infestation der Kleinsäuger
5.2 Validierung
5.3 Infektionsraten der Freilandzecken
5.4 Infektionsraten gesogener Zecken und Kleinsäuger
5.5 Serologische Untersuchungen
5.6 Schlussfolgerungen
6. ZUSAMMENFASSUNG
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht saisonale Unterschiede in der Transmission von Genospezies des Borrelia burgdorferi sensu lato-Komplexes durch Kleinsäuger sowie die Anwendbarkeit verschiedener molekularbiologischer Nachweismethoden. Das primäre Ziel ist es, den Kenntnisstand über diese Erreger und deren Nachweis unter Berücksichtigung der saisonalen Dynamik zu erweitern.
- Ökologie der Lyme-Borreliose und Transmission durch Ixodes ricinus
- Validierung kommerzieller DNA-Extraktionssysteme für Zecken und Kleinsäugergewebe
- Molekularbiologische Genospeziesdifferenzierung (PCR-RFLP)
- Serologische Erfassung der Immunantwort bei Kleinsäugern
- Statistische Analyse saisonaler Korrelationen zwischen Infestation und Transmission
Auszug aus dem Buch
2.2.1 Morphologie und Taxonomie
Borrelien sind gramnegative, chemoheterotrophe und mikroaerophile Bakterien aus der Familie der Spirochäten. Ihr Zellkörper ist beweglich, lang gestreckt und spiralförmig gewunden mit einer Länge von 10-30 µm (Abb.1) und einem Durchmesser von 0,2-0,5 µm. Eine wichtige Rolle für die Zellform und die Beweglichkeit haben die periplasmatischen Flagellen, die sich im periplasmatischen Raum zwischen der Peptidoglykanschicht und der äußeren Membran befinden (MOTALEB et al. 2000). Die Flagellen umschließen den protoplasmatischen Zylinder und bedingen so die Spiralform der Zelle (BURGDORFER et al. 1982). Im Unterschied zu den Bewegungsapparaten vieler anderer Bakterien, bestehen sie bei Spirochäten nicht aus einer, sondern aus zwei Proteinklassen, FlaA und FlaB (COCKAYNE et al. 1987). Das Bakterium kann sich sowohl entlang der Längsachse, als auch seitlich fortbewegen (GOLDSTEIN et al. 1994).
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG UND ZIELSTELLUNG: Darstellung der Lyme-Borreliose als multisystemische Erkrankung und Definition der Zielsetzung der Arbeit, die ökologische Rolle von Kleinsäugern bei der Transmission saisonal zu untersuchen.
2. THEORETISCHE GRUNDLAGEN: Umfassende wissenschaftliche Darstellung der Lyme-Borreliose, des Erregerkomplexes Borrelia burgdorferi sensu lato sowie des Vektors Ixodes ricinus und der beteiligten Reservoirsäuger.
3. EIGENE UNTERSUCHUNGEN: Detaillierte Beschreibung des Untersuchungsgebiets in Bad Berka, der verwendeten Fangmethoden für Zecken und Kleinsäuger sowie der molekularbiologischen und serologischen Labormethoden.
4. ERGEBNISSE: Präsentation der erhobenen Daten zu Infestationsraten, Validierung der DNA-Extraktion, molekularbiologischer Identifizierung der Genospezies und statistischer Korrelationsanalysen.
5. DISKUSSION: Kritische Auseinandersetzung mit den Ergebnissen im Kontext bestehender Literatur, Analyse der Validierungsergebnisse und Diskussion der saisonalen Dynamik der Transmission.
6. ZUSAMMENFASSUNG: Zusammenfassende Darstellung der gewonnenen Erkenntnisse über den komplexen Übertragungszyklus von Borrelien und die Relevanz der gewählten Untersuchungsmethoden.
Schlüsselwörter
Lyme-Borreliose, Borrelia burgdorferi sensu lato, Ixodes ricinus, Kleinsäuger, Transmission, Genospezies, PCR-RFLP, DNA-Extraktion, Seroprävalenz, Immunfluoreszenstest, Saisonalität, Reservoirkompetenz, Bad Berka, Apodemus flavicollis, Clethrionomys glareolus
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Ökologie der Lyme-Borreliose, insbesondere mit der Frage, wie Kleinsäuger als Reservoirtiere zur Verbreitung verschiedener Borrelia-Genospezies beitragen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Felder umfassen die Infestationsdynamik von Zecken auf Kleinsäugern, die molekulare Identifizierung der Erregerstämme und die serologische Untersuchung der Wirtstiere.
Was ist das primäre Forschungsziel?
Das Hauptziel ist die Analyse saisonaler Unterschiede in der Übertragung von Borrelien-Genospezies durch Kleinsäuger sowie die Evaluierung etablierter molekularbiologischer Methoden für diesen Zweck.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden molekularbiologische Methoden wie die "semi-nested" PCR, die Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismus-Analyse (RFLP) sowie serologische Verfahren wie der Immunfluoreszenstest (IFT) angewendet.
Welche Inhalte werden im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte Methodik (DNA-Extraktion, PCR-Optimierung) und die Ergebnisanalyse, welche Fangergebnisse, Infestationsraten und statistische Korrelationen beinhaltet.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Borreliose, Zeckenübertragung, Genospezies-Differenzierung, Reservoirkompetenz der Kleinsäuger und saisonale Prävalenz.
Warum war die Validierung der Extraktionskits so wichtig?
Da die Erregerzahl in Zecken und Biopsien sehr gering ist, musste sichergestellt werden, dass die Extraktionsmethoden sensitiv genug sind, um Borrelien-DNA trotz inhibitorischer Substanzen zuverlässig zu gewinnen.
Welche Rolle spielt die Saisonalität in der Übertragung?
Die Arbeit konnte zeigen, dass die Infestationsraten im Jahresverlauf variieren, was einen direkten Einfluss auf die Übertragungswahrscheinlichkeit und die Dynamik der Immunantwort bei den Kleinsäugern hat.
- Quote paper
- Jan Franke (Author), 2004, Anwendung etablierter Methoden bei der Untersuchung saisonaler Unterschiede in der Transmission von 'Borrelia burgdorferi sensu lato' – Genospezies durch Kleinsäuger, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/38276