Production of red fluorescent, constitutive monomeric cherry protein expressing trypanosomes for localization and morphological description of Trypanosoma brucei brucei in tissue of CNS

Trypanosoma brucei ist als kausaler Erreger der Schlafkrankheit bekannt und sein Auftreten im Liquor cerebrospinalis im sekundären Stadium der Schlafkrankheit wurde mehrfach beschrieben. Bislang ist es jedoch weitestgehend ungeklärt wie Trypanosomen in das ZNS eindringen und sich dort verhalten. Um Trypanosomen im Gewebe des ZNS zu lokalisieren, wurde ein rot fluoreszierendes Protein (mCherry) in Trypanosoma brucei brucei kloniert und das Gewebe des ZNS von Nagetieren fluoreszenz- und elektronenmikroskopisch untersucht. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigten, dass der Parasit zunächst den Plexus choroideus besiedelt und sich anschließend über den Liqour cerebrospinalis in die Virchow-Robin Räume ausbreitet. Im Parenchym des Gehirns konnten keine Trypanosomen außerhalb von Blutgefäßen nachgewiesen werden. Zudem zeigte sich in Rekultivierungsexperimenten eine morphologisch abweichende Form von Trapanosoma brucei, die morphologisch beschrieben wurde. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass Trypanosomen im sekundären Stadium nicht primär in das Parenchym des ZNS eindringen, sondern zunächst den Plexus choroideus besiedeln und sich morphologisch anpassen, um sich von dort über den Liquor cerebrospinalis bis in die Virchow Robin Räume auszubreiten.Trypanosomes are known as the causative agent of sleeping sickness and their presence in the cerebrospinal fluid of late stage sleeping sickness patients was described several times. However it is still unknown how trypanosomes reach the brain. To find out the localization of trypanosomes in the tissue of the CNS, a red fluorescent protein (mCherry) was cloned and expressed in Trypanosoma brucei brucei and fluorescence- and electron micrographs prepared from rodent brains were analyzed. The electron micrographs showed that the parasite first enters the brain via the choroid plexus and migrates to the ventricular system to reach the Virchow-Robin space. No trypanosomes were observed within the parenchyma of the brain outside blood vessels. In addition a new formation of long slender trypanosomes in the tissue of the CNS was morphologically described. The results suggest that trypanosomes do not enter the parenchyma of the CNS at the beginning of the second stage of sleeping sickness. First they colonize the choroid plexus and adapt to the new environment then they migrate to the ventricular system and reach the Virchow-Robin space