Am Bildschirm oder mittels 3D-Brille interaktiv durch den Körper scrollen: Durch die Technologie der Virtual Reality ist dies im Fall des menschlichen Körpers bereits möglich. Die besonders eingängige Visualisierung anatomischer Strukturen kann Medizinern und Forschern dabei wichtige Hinweise liefern. Bisher gab es eine solche Möglichkeit der Darstellung aber nicht im Fall eines besonderen Modellorganismus: Vor allem bei der Erforschung von menschlichen Darmkrankheiten wie Morbus Crohn werden die bis zu acht Zentimeter langen Raupen des Tabakschwärmers (Manduca sexta) eingesetzt. „Der Darm von Säugetieren und Insekten ist in vielen Bereichen miteinander vergleichbar. Dies gilt insbesondere für das angeborene Immunsystem. Wenn wir chronische entzündliche Darmerkrankungen beim Tabakschwärmer verstehen, kann dies der Humanmedizin wichtige Hinweise liefern“, erklärt Erst-Autor Anton Windfelder von der Justus-Liebig-Universität Gießen.
Von CT-Scans zum 3D-Modell
Dazu sollte die Anatomie des Verdauungstrakts des Modelltiers natürlich so detailliert wie möglich bekannt sein. Um mehr Einblicke zu ermöglichen, haben Windfelder und seine Kollegen zunächst bildgebende Daten aus dem Inneren der Raupen mittels der Technik der Mikro-Computertomographie gewonnen. Dabei kam ein klinisches Kontrastmittel zum Einsatz, das eine hochauflösende Analyse der Strukturen ermöglichte. Aus den Informationen konnte das interdisziplinäre Forscherteam dann ein dreidimensionales Modell der inneren Anatomie der Larven entwickeln. Außerdem ließen sich die Forschungsdaten zur interaktiven Visualisierung in der virtuellen Realität aufbereiten.
Wie sich zeigte, hat sich der Aufwand gelohnt: Das Team entdeckte mithilfe der Ergebnisse bisher unbekannte anatomische Strukturen im Darm der Insektenlarven. Dabei handelt es sich um eine Kropf-Struktur, mehrere Blinddärme und weitere Besonderheiten. „Wir sind vom komplexen hexagonalen Faltenmuster überrascht – es zieht sich durch den gesamten Mittel- und Hinterdarm und hängt womöglich mit der Wasserresorption im Hinterdarm zusammen. Mit traditioneller Lichtmikroskopie war das bisher so nicht darstellbar“, sagt Co-Autor Andreas Vilcinskas vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Gießen. Auf Grundlage der Daten war es zudem erstmals möglich, das Darmvolumen der Tabakschwärmer-Raupen genau zu berechnen. Bei diesen sehr großen Insektenlarven umfasst es demnach rund 1,4 Milliliter, was etwa dem Darmvolumen einer Maus entspricht.
