Fakultätsbericht 2016-2017

links Abb. 2. Visualisierung und Quantifizierung des Re- tinoidgehalts (in mM pro Messpixel) zweier einzelner Lebersternzellen im murinen Lebergewebe anhand des Raman-spektroskopischen Fingerabdrucks (adaptiert nach Galler et al. 2016, Sci. Rep.). Als Antwort auf eine Infektion kommt es imWirts- organismus zu verschiedenen Reaktionen. Das Immunsystem wird aktiviert; bei schweren Infek- tionsverläufen kann es durch die Wirkung von Pathogentoxinen und durch eine unkontrollierte, überschwängliche körpereigene Immunantwort sowie durch Nebenwirkungen von Medikamen- ten zu Organschäden bis hin zu einer Sepsis kommen. Wichtige Zellen des Immunsystems sind die Leukozyten. Im Rahmen des EU-Projektes „HemoSpec“ wird der Raman-spektroskopische Fingerabdruck von Leukozyten aus dem Blut von Patienten charakterisiert und erforscht, ob er sich als schneller Surrogatmarker zum frühzeiti- gen Erkennen einer Sepsis eignet. Ein wichtiges Organ, das in schwerkranken Patienten oft beeinträchtigt wird, ist die Leber. Allerdings existieren derzeit leider noch keine geeigneten, standardisierten Labormethoden, die Leberzellschäden und/oder hepatische Dysfunk- tion in Schwerkranken frühzeitig, bevor große Schädigungen eingetreten sind, erkennen lassen. Deshalb sollen neue spektroskopische Verfahren entwickelt werden, die zerstörungsfrei und ohne Einsatz von Markern Einblicke in den Zellzustand ermöglichen (Abb. 2). [4] Tannert, A., Ramoji, A., Neugebauer, U., Popp, J (2017): Photonic monitoring of treatment during infection and sepsis: Development of new detection strategies and potential clinical applications. Anal. Bioanal. Chem., accepted. [5] Galler, K., Requardt, R.P., Glaser, U., Markwart, R., Bocklitz, T., Bauer, M., Popp, J., Neugebauer U. (2016): Single cell analysis in native tissue: Quanti- fication of the retinoid content of hepatic stellate cells, Scientific Reports, 6, 24155, DOI:10.1038/srep24155. [6] Galler, K., Fröhlich, E., Kortgen, A., Bauer, M., Popp, J., Neugebauer, U. (2016): Hepatic cirrhosis and recovery as reflected by Raman spectroscopy: information revealed by statistical analysismight lead to a prognostic biomar- ker, Anal. Bioanal. Chem., 408, 8053-8063, DOI: 10.1007/s00216-016-9905-1. FORSCHUNG — 71 Charakterisierung der Wirtsantwort mit optisch- spektroskopischen Methoden und Verfahren Spektroskopische Methoden zur Erforschung von Pathogenesemechanismen von schwer behandelbaren Infektionen, insbesondere intrazellulären Infektionen Intrazelluläre Infektionen können zu schwer be- handelbaren, z. T. chronischen Krankheiten füh- ren, da die Krankheitserreger in den Zellen nur schwer von Antibiotika und dem Immunsystem erreicht werden können und die Pathogene sich geschickt an das Leben im Wirt anpassen. Da die Bakterien im Zellinneren oft nur schwer zugäng- lich sind, sind viele Details ihrer Anpassungsstra- tegien noch nicht vollständig aufgeklärt. Im Rah- men des StaphBone-Projektes (gefördert durch das Integrierte Forschungs- und Behandlungs- zentrum „Sepsis und Sepsisfolgen“, CSCC) erfor- schen und entwickeln wir dringend benötigte bildgebende Verfahren, um neue Einblicke in die Pathogenese von Staphylococcus aureus -verur- sachten Knocheninfektionen zu erlangen (Abb. 3). [7] Ebert, C., Pöllath, C., Hoerr, V., Ozegowski, Y., Tuchscherr, L., Löffler, B., Neugebauer, U. (2017): In depth localization of Staphylococcus aureus in a hematogenous bone infection mouse model using two- photon microscopy. Infection, 45(1) Supplement, S92. [8] Große, C., Bergner, N., Dellith, J., Heller, R., Bauer, M., Mellmann, A., Popp, J., Neugebauer, U. (2015): Label-free Imaging and Spectrosco- pic Analysis of Intracellular Bacterial Infections. Anal. Chem. 87, 2137 -2142, DOI: 10.1021/ac503316s. oben Abb. 3. Falschfarben-Raman-Bilder (oben) und Schema (unten) verschiedener Stadien einer intrazel- lulären Staphylokokkeninfektion (Zellmodel); grün: S. aureus- Bakterien, blau: Zellkern der Wirtszelle.