Borrelien: der Weg im Körper · Biomarker & Blutanalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert Borrelien-Antikörper: welche Stationen aufeinander folgen, welche Enzyme den Schritt machen und welche Cofaktoren sie dafür brauchen. Jede Aussage hat eine Quelle. Die Seite beschreibt allgemeines Lehrbuchwissen und sagt nichts über einen einzelnen Menschen.

Kurz erklärt

Borrelien sind schraubenförmige Bakterien, die Zecken beim Blutsaugen übertragen. Im Körper erkennen Abwehrzellen ihre Hülleiweiße, und B-Zellen bilden Antikörper, die sich im Blut nachweisen lassen. Mit einer wandelbaren Hülle entziehen sie sich den Antikörpern teilweise.

12 Stationen · 13 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Borrelien in der Zecke → Umbau der Hülle Regler RpoS · Blutmahlzeit Sobald die Zecke Blut saugt, ändern sich Temperatur, Säuregrad und Nährstoffe im Zeckendarm. Über einen eigenen Regler schalten die Bakterien ihre Hüllproteine um: OspA herunter, OspC herauf. So lösen sie sich vom Zeckendarm. Quelle 1, 2↑ liefert Der Umbau macht die Bakterien reisefähig: Mit weniger OspA lösen sie sich vom Zeckendarm, OspC brauchen sie im Tiermodell, um sich in der Haut des Wirts festzusetzen. Der Regler RpoS steuert beides. in Studien beobachtet Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Läuft der Umbau, verlieren die Bakterien den Halt im Zeckendarm und tragen OspC, das Abwehrzellen und Antikörper des Wirts später als Ziel erkennen.

zu wenig — Bleibt der Umbau aus, etwa ohne den Regler RpoS, haften die Bakterien mit OspA weiter im Zeckendarm; im Tiermodell erreichen solche Stämme den Wirt nicht.

in Studien beobachtet · Quelle 1, 2, 4
Umbau der Hülle → In der Speicheldrüse Mit der neuen Hülle lösen sich die Bakterien von der Darmwand, durchqueren die Körperhöhle der Zecke und erreichen deren Speicheldrüse. Das dauert je nach Zeckenart ein bis zwei Tage. Je länger die Zecke saugt, desto mehr kommen an. Quelle 2↑ liefert Die Wanderung braucht Zeit: Erst nach Beginn der Blutmahlzeit vermehren sich die Bakterien und erreichen die Speicheldrüse. Je länger die Zecke saugt, desto mehr Bakterien sind dort angekommen. in Studien beobachtet Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Saugt die Zecke lange, erreichen mehr Bakterien die Speicheldrüse und gelangen mit dem Speichel in die Haut.

zu wenig — Endet die Blutmahlzeit früh, haben die Bakterien die Speicheldrüse oft noch nicht erreicht; dann gelangen wenige oder keine in die Haut.

in Studien beobachtet · Quelle 2
In der Speicheldrüse → In der Haut · Salp15 u. a. Mit dem Speichel gelangen die Bakterien in die Haut. Eiweiße aus dem Zeckenspeichel, etwa Salp15, legen sich um OspC und dämpfen dort die erste Reaktion der Abwehrzellen. So gewinnen die Bakterien Zeit. Quelle 2, 1↓ zehrt Salp15 legt sich wie ein Mantel um OspC und schirmt die Bakterien ab; zugleich dämpft es T-Zellen und dendritische Zellen in der Haut. So gewinnen die Bakterien Zeit, sich festzusetzen. in Studien beobachtet Quelle 2, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Enthält der Speichel viel Salp15, werden die Bakterien stärker abgeschirmt, und Abwehrzellen und Antikörper erreichen sie in der Haut schlechter; im Tiermodell überleben dann mehr.

zu wenig — Fehlt die Abschirmung durch Speicheleiweiße, erkennen Abwehrzellen die Bakterien in der Haut früher; im Tiermodell setzen sich dann weniger fest.

in Studien beobachtet · Quelle 2
In der Haut → Im Bindegewebe Adhäsine DbpA/B · BBK32 Borrelien bewegen sich mit inneren Geißeln schraubend durch zähes Gewebe. Adhäsine wie DbpA/B und BBK32 binden dabei an Decorin und Fibronektin, die Bausteine des Bindegewebes. So breiten sie sich von der Stichstelle aus. Quelle 3↑ liefert Die Haftung hält die Bakterien im Gewebe fest, damit Blut- und Lymphstrom sie nicht fortspülen; die Geißeln tragen sie weiter. So breiten sie sich von der Stichstelle in andere Gewebe aus. in Studien beobachtet Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Finden die Adhäsine viel Decorin, wie in Haut und Gelenken, haften dort mehr Bakterien; im Tiermodell besiedeln sie diese Gewebe dann dichter.

zu wenig — Fehlen Adhäsine wie DbpA/B, haften die Bakterien schlechter; im Tiermodell breiten sich solche Stämme weniger aus und werden leichter beseitigt.

in Studien beobachtet · Quelle 3
Angeborene Abwehr → Antigen wird gezeigt Dendritische Zellen nehmen Bruchstücke der Bakterien auf, wandern in den nächsten Lymphknoten und zeigen die Bruchstücke dort den T-Zellen. So beginnt die gezielte Antwort. Quelle 4, 5↑ liefert Die dendritische Zelle verbindet angeborene und erworbene Abwehr: Im Lymphknoten regt sie gezielt die T-Zellen an, deren Empfänger auf Bruchstücke der Borrelien passen. gesicherte Physiologie Quelle 4, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bringen viele dendritische Zellen Bruchstücke, werden mehr passende T-Zellen angeregt, und die Antwort im Lymphknoten wird breiter.

zu wenig — Kommen wenige Bruchstücke an, werden wenige T-Zellen angeregt, und die Hilfe für B-Zellen fällt schwächer aus.

gesicherte Physiologie · Quelle 4, 5
Antigen wird gezeigt → B-Zellen T-Helferzellen B-Zellen, deren Empfänger zu einem gezeigten Baustein passt, vermehren sich mit Hilfe von T-Helferzellen und werden zu Zellen, die Antikörper abgeben. Im Tiermodell stören Borrelien diese Reifung. Quelle 5↑ liefert B-Zellen liefern die Antikörper. In Keimzentren der Lymphknoten reifen sie mit Hilfe von T-Helferzellen und binden danach fester an ihr Ziel. Im Tiermodell stören Borrelien die Bildung dieser Keimzentren. in Studien beobachtet Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Werden viele B-Zellen angeregt, entstehen viele Antikörper; im Tiermodell vergrößern sich die Lymphknoten, weil sich dort B-Zellen sammeln.

zu wenig — Reifen wenige B-Zellen in Keimzentren, entstehen weniger fest bindende Antikörper; im Tiermodell bleiben Borrelien dann länger im Gewebe.

in Studien beobachtet · Quelle 5
B-Zellen → IgM-Antikörper Zuerst entstehen Antikörper der Klasse IgM. Sie bestehen aus fünf verbundenen Einheiten und können mehrere Bakterien gleichzeitig binden. Sie aktivieren auch das Komplementsystem. Quelle 4↑ liefert IgM bindet mit seinen vielen Bindestellen mehrere Bakterien zugleich und aktiviert das Komplementsystem, eine Gruppe von Bluteiweißen, die die Bakterienhülle angreift. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel IgM gebildet, werden mehr Bakterien gebunden, und mehr Komplement wird aktiviert.

zu wenig — Ist wenig IgM gebildet, etwa ganz zu Beginn, bevor sich B-Zellen vermehrt haben, binden wenige Antikörper, und ein Test findet noch keine.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
IgM-Antikörper → IgG-Antikörper Klassenwechsel (AID) Später schalten die B-Zellen mit dem Enzym AID auf die Klasse IgG um. IgG-Antikörper binden fester an ihr Ziel und bleiben lange im Blut nachweisbar. Sie markieren die Bakterien für Fresszellen. Quelle 4, 5↑ liefert IgG markiert die Bakterien, sodass Fresszellen sie aufnehmen und Komplement ihre Hülle angreift. Gegen eine Hülle, die sich laufend ändert, kommt diese Markierung im Tiermodell aber nicht überall hinterher. in Studien beobachtet Quelle 4, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel IgG gebildet, werden Bakterien mit passenden Hülleiweißen rasch beseitigt; Bakterien mit veränderter Hülle bleiben davon unberührt.

zu wenig — Ist wenig IgG gebildet, etwa in den ersten Wochen nach dem Stich, werden die Bakterien kaum markiert, und ein Test findet noch wenig.

in Studien beobachtet · Quelle 6, 4
IgG-Antikörper → Zielstrukturen binden an Ein kurzer Abschnitt von VlsE, IR6 genannt, bleibt bei allen Fassungen gleich. Antikörper gegen ihn sowie gegen OspC oder das Geißel-Eiweiß p41 lassen sich im Blut nachweisen. Gleich welche Fassung vorliegt, bleibt IR6 ein Ziel. Quelle 7, 6↑ liefert Gleichbleibende Abschnitte wie IR6 bieten ein Ziel, das alle Fassungen teilen. Antikörper gegen sie lassen sich im Blut nachweisen, gleich welche Fassung von VlsE gerade vorliegt. gesicherte Physiologie Quelle 7, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele Antikörper gegen IR6, OspC oder p41 gebildet, binden im Test mehr davon, und das Signal wird stärker.

zu wenig — Sind wenige gebildet, etwa früh nach dem Stich, bleibt das Signal schwach; ein Test kann dann noch nichts zeigen.

gesicherte Physiologie · Quelle 7, 4
Antigenvariation → Zielstrukturen Ein kurzer Abschnitt von VlsE, IR6 genannt, bleibt bei allen Fassungen gleich. Antikörper gegen ihn sowie gegen OspC oder das Geißel-Eiweiß p41 lassen sich im Blut nachweisen. Gleich welche Fassung vorliegt, bleibt IR6 ein Ziel. Quelle 7, 6↑ liefert Gleichbleibende Abschnitte wie IR6 bieten ein Ziel, das alle Fassungen teilen. Antikörper gegen sie lassen sich im Blut nachweisen, gleich welche Fassung von VlsE gerade vorliegt. gesicherte Physiologie Quelle 7, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele Antikörper gegen IR6, OspC oder p41 gebildet, binden im Test mehr davon, und das Signal wird stärker.

zu wenig — Sind wenige gebildet, etwa früh nach dem Stich, bleibt das Signal schwach; ein Test kann dann noch nichts zeigen.

gesicherte Physiologie · Quelle 7, 4

Weitere Stationen

Borrelien in der Zecke — im Mitteldarm, Hülle OspA Borrelien sind schraubenförmige Bakterien. In der nüchternen Zecke sitzen sie im Mitteldarm und tragen auf ihrer Hülle vor allem das Eiweiß OspA, mit dem sie dort haften. OspA bindet dort an ein Eiweiß der Darmwand. Quelle 1, 2↑ liefert OspA hält die Bakterien im Mitteldarm der Zecke fest, indem es an ein Eiweiß der Darmwand bindet. So überdauern sie die Zeit zwischen zwei Blutmahlzeiten, die Monate dauern kann. gesicherte Physiologie Quelle 2, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sitzen viele Bakterien im Zeckendarm, vermehren sie sich bei der nächsten Blutmahlzeit stark, und mehr von ihnen können zur Speicheldrüse wandern.

zu wenig — Sitzen wenige oder keine Borrelien im Zeckendarm, gelangen beim Saugen wenige oder keine in die Haut; nicht jede Zecke trägt sie.

in Studien beobachtet · Quelle 2, 1
Angeborene Abwehr — TLR2 erkennt Lipoproteine Fresszellen tragen den Empfänger TLR2. Er erkennt die fetthaltigen Eiweiße der Bakterienhülle. Die Zelle gibt daraufhin Botenstoffe ab und lockt weitere Abwehrzellen an die Stelle. Die Fresszellen nehmen Bakterien auch auf. Quelle 4↑ liefert TLR2 setzt die Abwehr in Gang: Die Fresszelle gibt Botenstoffe wie TNF und IL-6 ab, Gefäße weiten sich, und weitere Abwehrzellen wandern ein. Zugleich nehmen Fresszellen Bakterien auf und bauen sie ab. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist die Antwort über TLR2 stark, geben Fresszellen viele Botenstoffe ab; im Gewebe sammeln sich dann mehr Abwehrzellen, und es entsteht eine Entzündungsreaktion.

zu wenig — Ist sie schwach, etwa unter dem Einfluss von Speicheleiweißen der Zecke, bemerken Abwehrzellen die Bakterien später, und diese vermehren sich zunächst ungestört.

in Studien beobachtet · Quelle 4, 2
Antigenvariation — VlsE wird umgeschrieben Auf einem Ringstück ihres Erbguts tauschen Borrelien laufend Abschnitte des Hüllproteins VlsE gegen stille Kopien aus. Antikörper gegen eine alte Fassung passen danach nicht mehr. So entziehen sie sich den Antikörpern. Quelle 6↓ zehrt Die Antigenvariation entzieht die Bakterien den vorhandenen Antikörpern: Jede neue Fassung von VlsE sieht für sie fremd aus. Im Tiermodell bleiben Borrelien so trotz Antikörpern lange im Gewebe. in Studien beobachtet Quelle 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird VlsE häufig umgeschrieben, entstehen viele Fassungen nebeneinander, und die Antikörper kommen jeder neuen nur verzögert hinterher.

zu wenig — Fehlt den Bakterien das Ringstück mit den stillen Kopien, können sie VlsE nicht umschreiben; im Tiermodell werden solche Stämme von den Antikörpern beseitigt.

in Studien beobachtet · Quelle 6

Cofaktoren dieses Weges

Zink — Nötig für die Signalweitergabe und Vermehrung von T- und B-Zellen; Baustein vieler Zinkfinger-Eiweiße Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Vitamin D — Calcitriol steuert über den Vitamin-D-Rezeptor Gene in Fresszellen, dendritischen Zellen und Lymphozyten Quelle 10Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin D
Eisen — Nötig für die Zellteilung von Lymphozyten und für die Bildung von Sauerstoffradikalen in Fresszellen Quelle 12Im ORY-Katalog als Laborwert: Eisen
Selen — Baustein von Selenoproteinen wie den Glutathionperoxidasen in Abwehrzellen; sie bauen Peroxide ab Quelle 11Im ORY-Katalog als Laborwert: Selen
Mangan — Metall in Enzymen und Genreglern der Borrelien; die Bakterien kommen ohne Eisen aus; so entgehen sie dem Eisenentzug Quelle 8, 13

Quellen

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Kurokawa C, Lynn GE et al. Interactions between Borrelia burgdorferi and ticks. Nat Rev Microbiol 2020 · PubMed 32651470
Brissette CA, Gaultney RA. That's my story, and I'm sticking to it--an update on B. burgdorferi adhesins. Front Cell Infect Microbiol 2014 · PubMed 24772392
Petzke M, Schwartz I. Borrelia burgdorferi Pathogenesis and the Immune Response. Clin Lab Med 2015 · PubMed 26593255
Tracy KE, Baumgarth N. Borrelia burgdorferi Manipulates Innate and Adaptive Immunity to Establish Persistence in Rodent Reservoir Hosts. Front Immunol 2017 · PubMed 28265270
Norris SJ. vls Antigenic Variation Systems of Lyme Disease Borrelia: Eluding Host Immunity through both Random, Segmental Gene Conversion and Framework Heterogeneity. Microbiol Spectr 2014 · PubMed 26104445
Lawrenz MB, Hardham JM et al. Human antibody responses to VlsE antigenic variation protein of Borrelia burgdorferi. J Clin Microbiol 1999 · PubMed 10565921
Posey JE, Gherardini FC. Lack of a role for iron in the Lyme disease pathogen. Science 2000 · PubMed 10834845
Wessels I, Maywald M, Rink L. Zinc as a Gatekeeper of Immune Function. Nutrients 2017 · PubMed 29186856
Aranow C. Vitamin D and the immune system. J Investig Med 2011 · PubMed 21527855
Avery JC, Hoffmann PR. Selenium, Selenoproteins, and Immunity. Nutrients 2018 · PubMed 30200430
Nairz M, Weiss G. Iron in infection and immunity. Mol Aspects Med 2020 · PubMed 32461004
Troxell B, Yang XF. Metal-dependent gene regulation in the causative agent of Lyme disease. Front Cell Infect Microbiol 2013 · PubMed 24298449