Charakterisierung von Krankheitserregern durch Infrarot-Licht

12. Juli 2013, 14:54
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Forscher haben eine Methode zur schnellen und zuverlässigen Feststellung einer speziellen Lebensformen des Bakteriums Staphylococcus aureus entwickelt

Wien - Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein sogenanntes gram-positives Bakterium. Es kommt in der Natur häufig vor und besiedelt die Haut und die oberen Atemwege bei Mensch und Tier. Ein gesundes Immunsystem kann die Vermehrung des Keimes in Schach halten. Ist das Immunsystem aber geschwächt, kann sich der Erreger verbreiten und zu lebensbedrohlichen entzündlichen Erkrankungen der Lunge, des Herzens und anderer Organe führen.

S. aureus ist aufgrund der Produktion von hitzestabilen Toxinen auch ein häufiger Verursacher von Lebensmittelvergiftungen. Bei Milchkühen verursacht das Bakterium Euterentzündungen - deshalb ist die Erforschung des potenziellen Krankheitserregers sowohl für die Veterinärmedizin als auch für die Lebensmittelsicherheit von Bedeutung.

Anpassung an Wirt via "Mikroevolution"

Die Keime verfügen über ein vielseitiges Repertoire, mit dem sie sich der Immunabwehr entziehen. Aggressivere Typen des Bakteriums bilden eine Kapsel aus, vermehren sich schnell, werden aber auch vom Immunsystem rasch erkannt. S. aureus ohne Kapsel kann hingegen innerhalb von Zellen überleben, wird vom Immunsystem weniger gut erkannt und wartet ab, bevor es "zum Angriff" übergeht. Ob ein Keim eine Kapsel besitzt oder nicht, gibt also Auskunft über den möglichen Krankheitsverlauf.

Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, dass im Zuge der Anpassung des Bakteriums an den Wirt (Mensch oder Tier) eine Art Mikroevolution stattfindet. Dieser Entwicklungsschritt führt dazu, dass keine Kapsel auf der Bakterienoberfläche gebildet wird. - Diese Form ist daher häufig bei chronischen Infektionen nachzuweisen.

Infrarotes Licht unterscheidet Kapseltypen

Bisher konnten diese unterschiedlichen Lebensformen nur mit einer sehr aufwändigen Methode unterschieden werden. Man benötigte dafür spezielle Antikörper, die an die Kapsel binden. Die Studienautoren entwickelten nun ein Verfahren, mit der verschiedene Kapseltypen ohne Verwendung von Antikörpern eindeutig und rasch unterschieden werden können.

Mit der sogenannten "Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie" werden die zu untersuchenden Keime durchleuchtet. In Kombination mit künstlichen neuronalen Netzen, die zur Datenauswertung entwickelt wurden, geben die spektralen Daten Aufschluss über den Kapseltyp des Bakteriums. "Die Methode kann auch dazu beitragen, die zugrunde liegenden Anpassungsmechanismen der Bakterien besser zu verstehen, um damit zukünftige Behandlungsverfahren zu optimieren", hofft Studienautor Tom Grunert. (APA/red, derStandard.at, 12.7.2013)

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