Beiträge aus der Wissenschaft

Holotomographische Mikroskopie: So verformen sich rote Blutkörperchen

06.02.2024 09:06

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Plötzlich gesund

Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.

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Holotomographische Mikroskopie: So verformen sich rote Blutkörperchen

Empa-Forschende haben lebende rote Blutzellen dabei beobachtet, wie sie sich in «Stechapfelzellen» verwandeln, wenn sie mit hohen Konzentrationen des Medikaments Ibuprofen behandelt werden. Mittels holotomographischer Mikroskopie konnten sie die roten Blutkörperchen in Echtzeit bei ihrer Verwandlung vermessen und in 3D-Renderings darstellen.

Blut ist in der Tat «ein ganz besondrer Saft». Denn was bereits der Dichter und Naturforscher Goethe ahnte, lässt sich heute mit innovativen Bildgebungsverfahren tatsächlich sichtbar machen. Eine dieser Besonderheiten ist nämlich zugleich jene Zelle, die am häufigsten in der Blutbahn vorkommt: der Erythrozyt. Billionen dieser roten Blutkörperchen drehen jede Minute ihre Runden durch den menschlichen Körper. Dass sie dabei nicht immer eine rundliche Gestalt einnehmen, ermöglicht ihnen, sich durch engste Äderchen zu quetschen, um die entlegensten Winkel unseres Körpers mit Sauerstoff zu versorgen.

Manche Formänderungen der Erythrozyten sind allerdings auch typisch für spezielle Veränderungen in der Umgebung: So treten sogenannte Stechapfelzellen mit zugespitzten Ausläufern etwa bei Verbrennung, Leberschäden oder bei Kontakt mit bestimmten Medikamenten auf. Empa-Forschende konnten die Verwandlung von roten Blutkörperchen in Stechapfelzellen nun mittels digitaler holotomographischer Mikroskopie beobachten.

Talia Bergaglio und Peter Nirmalraj vom «Transport at Nanoscale Interfaces»-Labor in Dübendorf provozierten hierzu die Verformung von lebenden roten Blutkörperchen durch Zugabe des Arzneimittels Ibuprofen. Die Verwandlung von rundlichen «Donuts» zu Stechapfelzellen konnten sie dank der holotomographischen Mikroskopie in Echtzeit nachverfolgen. Diese innovative Technik funktioniert ähnlich wie eine Computertomographie (CT), wobei die Bildgebung über Lasertechnik anstatt mittels Röntgenstrahlen stattfindet. Die digitale holografische Mikroskopie ist damit besonders geeignet für biologische Proben wie Blutzellen, da sie hochauflösende, berührungslose und Marker-freie Aufnahmen ermöglicht, die sich im Anschluss zu einer dreidimensionalen Darstellung rekonstruieren lassen.

Rote Blutkörperchen sind hierbei ein perfektes Modellsystem, da sie sich im Verlauf ihrer Existenz von allen Bestandteilen trennen, die sie an ihrer Hauptaufgabe, dem Sauerstofftransport, hindern; sie sind letztlich (fast) leere Membranhüllen. «Daher lassen sich mit unserem bildgebenden Verfahren die Wechselwirkungen einer Vielzahl von Arzneimittelmolekülen mit der Zellmembran besonders gut an roten Blutkörperchen untersuchen», so Empa-Forscher Nirmalraj.