Wie ein Krimi: Forschung im Nanometerbereich

11/05/2015
Foto: Zilienstrukturen – schwarz weiße Härchen

Zilienstrukturen, aufgenommen vom EMZ-Team bei 15.000-facher Vergrößerung. Wegen ihrer länglichen Gestalt werden die Zilien auch als "Härchen" oder "Wimpern" bezeichnet; © EMZ

Eine weite, graue Landschaft, durchzogen von Hügeln und Grasbüscheln: Dieses Bild offenbart sich Dr. Marcus Frank, wenn er auf seinen Computerbildschirm schaut. Als Leiter des Elektronenmikroskopischen Zentrums (EMZ) der Universitätsmedizin Rostock untersucht er Zellstrukturen unter extremer Vergrößerung. Jüngst beteiligte sich sein Team an einer Studie, in der Zellstrukturen untersucht wurden, die zu Erkrankungen der Atemwege führen können.

Ursache für solche Krankheiten können Defekte in Zilien sein: "Winzige, bewegliche Fortsätze von Zellen, die in verschiedenen Geweben gebraucht werden", erklärt Frank. "Wenn sie nicht richtig funktionieren oder zu wenige davon gebildet werden, kommt es zu gesundheitlichen Problemen." Auch in der Luftröhre und den Bronchien lassen sich Zilien finden. "Dort halten sie die Atemwege frei und sorgen dafür, dass Schleim und Rückstände abtransportiert werden können." Werden an dieser Stelle nicht ausreichend Zilien gebildet, leiden die Atemwege. Welche Mechanismen hierbei eine Rolle spielen, ist bisher kaum bekannt.

Mit der Studie unter Federführung des Universitätsklinikums Freiburg konnte jetzt mehr Licht in die graue Zilien-Landschaft gebracht werden. Während die Freiburger im Tiermodell molekulare Untersuchungen anstellen, beschäftigen sich die Rostocker im Elektronenmikroskop mit strukturellen Veränderungen in den Zellen.

"Sehr spannend", sagt Frank begeistert. "Fast wie ein kleiner Krimi: Wir wissen, dass etwas passiert - aber warum? Das wollen wir herausfinden." Dazu hat das Team um Frank über Monate Zilien untersucht: aus Freiburg zugeschicktes Gewebe präpariert, auf kleine Plättchen übertragen und diese winzigen Strukturen unterm Mikroskop analysiert. Seit letztem Jahr haben die Forscher der Unimedizin dafür ein besonderes Werkzeug zur Hand. Ein modernes Rasterelektronenmikroskop, mit dem hohe Auflösungen bis in den Nanometerbereich und darunter erzielt werden können. "Die Zilien sieht man am besten bei einer 15.000-fachen Vergrößerung", sagt Frank.

Als Ursache für das Wachstum der Zilien in den Zellen der Atemwege konnte ein bestimmtes Protein ausgemacht werden. "Es trägt dazu bei, dass genügend Zilien gebildet werden", sagt Frank. "Fehlt es, werden daher auch zu wenige oder defekte Zilien produziert." Diese Erkenntnis bilde nun die Grundlage für weitere Untersuchungen, aus denen sich langfristig Aussagen zum Verlauf solcher genetisch bedingten Atemwegserkrankungen ergeben könnten.

Die Studie wurde im renommierten und international anerkannten Wissenschaftsmagazin The EMBO Journal abgedruckt.

MEDICA.de; Quelle: Elektronenmikroskopischen Zentrums (EMZ) der Universität Rostock

Mehr über die Universität Rostock unter: www.uni-rostock.de