Feinstrukturelle Veränderungen, Infektiosität und Motilität vonTrypanosoma brucei vor und nach Tiefgefrierkonservierung

Abstract

The ultrastructural changes occurring during deep-freeze storage ofTrypanosoma brucei after 10% glycerin had been added were compared with respect to the impairment of their motility and their infectivity. The following served as controls: (1) parasites from fresh blood taken from infected mice, (2)Trypanosoma suspended erythrocyte-free in PSG-buffer immediately after passage through DE cellulose, and (3)Trypanosoma after 71 min at 4°C in PSG-buffer with 10% glycerin. TheTrypanosoma from fresh blood exhibited, under optimum structural maintenance, complete motility and infectivity.

The following morphologic changes were found in approximately 50% of the deep-frozenTrypanosoma: the formation of myelin-like figures of up to 1 μm in size in the kinetoplast, in the mitochondria, and in the cytoplasm; fissurations in the cytoplasm leading to development of large vacuoles and to the separation of the cytoplasm from the pellicle; dissipation of ribosomes; balloon-like inflation of the flagellar pocket; and the appearance of microcrystalline structures in the peroxisome-like organelles (po-bodies). Changes in the nucleus did not occur until the cytoplasm had suffered considerable damage which resulted in lysis. A significant loss in motility and infectivity was observed to go hand in hand with the morphologic changes.

Much damage was also observed in the hemoflagellates which had not been deep-frozen and to which glycerin had been added. The findings from this control material clearly showed that only the formation of microcrystalline structures in the peroxisome-like organelles and the dissipation of the ribosomes can be regarded as specific changes attributable to the deepfreezing. The infectivity of the glycerin control was also impaired to the same degree, whereas the motility was relatively well maintained. Although slight microstructural changes as, for example, fissurations were evident in theTrypanosoma from both PSG-controls after their passage through the Lanham column, no significant impairment of their motility or infectivity could be detected, particularly not directly after their passage through the column.

Zusammenfassung

Die während der Tiefgefrierkonservierung vonTrypanosoma brucei mit Zusatz von 10% Glyzerin auftretenden feinstrukturellen Veränderungen wurden zu Beeinträchtigungen ihrer Motilität und Infektiosität in Beziehung gesetzt. Als Kontrollen wurden 1. Parasiten aus Frischblut infizierter Mäuse, 2. in PSG-3-Puffer erythrocytenfrei suspendierte Trypanosomen unmittelbar nach Passage durch DE-Zellulose, 3. nach 71 min Aufenthalt bei 4°C in PSG-Puffer mit Zusatz von 10% Glyzerin untersucht.

Die Trypanosomen aus Frischblut zeigten bei optimaler Strukturerhaltung volle Motilität und Infektiosität.

Bei etwa 50% der tiefgefrorenen Trypanosomen wurden morphologische Veränderungen festgestellt: Bildung bis 1 μm großer myelinartiger Figuren im Kinetoplast, in den Mitochondrien und im Cytoplasma. Spaltbildungen im Cytoplasma, die zur Bildung großer Vakuolen und zum Abtrennen des Cytoplasmas von der Pellicula führen, Verlust der Ribosomen, ballonartiges Aufblähen der Geißeltasche und Entstehung von mikrokristallinen Strukturen in den peroxisomenähnlichen Organellen (po-bodies). Veränderungen am Kern traten erst spät nach fortgeschrittenen Schädigungen im Cytoplasma, die zur Lyse führen, ein. Mit den morphologischen Veränderungen einhergehend wurde ein erheblicher Motilitäts- und Infektiositätsverlust beobachtet.

Die Mehrzahl der Schäden wurde bereits bei den nicht tiefgefrorenen Blutflagellaten mit Glyzerinzusatz beobachtet. Anhand der Befunde dieses Kontrollansatzes wurde deutlich, daß die Ausbildung mikrokristalliner Strukturen in den peroxisomenähnlichen Organellen und der Verlust der Ribosomen allein als spezifische auf die Tiefgefrierung zurückzuführende Veränderungen anzusehen sind. Auch die Infektiosität war bereits im gleichen Maße in der Glyzerinkontrolle beeinträchtigt, während die Motilität noch relativ gut erhalten blieb.

Obwohl bei den Trypanosomen beider PSG-3-Kontrollen nach Passage durch die Lanham-Säule geringfügige feinstrukturelle Veränderungen, wie z.B. Spaltbildungen, sichtbar wurden, konnte keine nennenswerte Beeinträchtigung ihrer Motilität und Infektiosität festgestellt werden, besonders nicht unmittelbar nach Säulendurchlauf.