Magen-Darm-Erkrankung: Bakterien-Gift stellt Weichen auf Infektion

8. November 2013, 15:51
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Forscher fanden heraus, was Yersinien - die Magen-Darm-Erkrankungen verursachen können - so gefährlich macht: Die Bakterien produzieren ein Molekül namens CNFy, das ihnen die Infektion erleichtert

Ob sich eine Immunzelle teilt, andere Immunzellen alarmiert oder stirbt, wird vom menschlichen Immunsystem streng kontrolliert. Einfluss auf diese Prozesse haben "molekulare Schalter", die gewissermaßen die Weichen für die unterschiedlichen Wege stellen. Angesichts des evolutionären Wettstreits zwischen dem Immunsystem und den Mikroben sind Wissenschaftler nicht überrascht, dass Bakterien Substanzen entwickelt haben, um die Weichenstellung zu ihrem Vorteil zu beeinflussen. 

Eine solche Substanz haben Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) genauer untersucht. Das Forscherteam wurde auf das Molekül namens CNFy deshalb aufmerksam, weil es vom Bakterium Yersinia pseudotuberculosis in großen Mengen produziert wird. 

Yersinia pseudotuberculosis kann über verunreinigte Lebensmittel übertragen werden und Magen-Darm-Erkrankungen hervorrufen. Allerdings verfügen nicht alle Stämme über CNFy. Daher nahmen Wissenschaftler bislang an, es spiele keine große Rolle. Dass dies ein Irrtum ist, hat das interdisziplinäre Forschungsprojekt nun gezeigt: "Bakterien stellen nur Moleküle her, die ihnen nutzen. Daher hat uns interessiert, wozu Yersinia CNFy benötigt", sagt Studienleiterin Petra Dersch von der Abteilung für Molekulare Infektionsbiologie am HZI.

Bakterielle Spritzen

Um das herauszufinden, haben die Wissenschaftler einen Stamm, der normalerweise CNFy bildet, genetisch so verändert, dass er das Molekül nicht mehr produzieren kann. "Das veränderte Bakterium war nicht mehr in der Lage, dem Immunsystem des Wirtsorganismus zu entkommen und konnte keine Krankheit hervorrufen", berichtet Janina Schweer, Co-Autorin der Studie. Das ist erstaunlich, denn die Bakterien haben durchaus weitere krankmachende Eigenschaften in ihrem Repertoire: Sie verfügen über große Molekülkomplexe, mit denen sie - ähnlich einer Spritze - krankheitsfördernde Substanzen in die Wirtszelle transportieren.

Normalerweise ein sehr effektives Mittel, um eine Infektion voranzutreiben. "Es scheint, als sei dieser Mechanismus in einigen Yersinien nicht ausreichend aktiv. Offenbar braucht der untersuchte Yersinien-Stamm CNFy, damit seine 'molekularen Spritzen' genug Wirkstoffe in Immunzellen injizieren können", erklärt Jochen Hühn, Leiter der Abteilung für Experimentelle Immunologie am HZI. Diese Wirkstoffe, oft Gifte, schaden den Immunzellen. Viele der Substanzen lösen den Tod der Zelle aus. Das erleichtert Yersinia die Ausbreitung im infizierten Organismus. Bei fortgeschrittener Infektion kommt es zudem zu Entzündungen und einer Schädigung des Gewebes.

Bakterium braucht nur ein einzelnes Protein

Die Forscher haben auch den "molekularen Schalter" identifiziert, den CNFy umlegt, um die krankmachenden Folgen hervorzurufen: Es handelt sich um die sogenannten kleinen Rho GTPasen. Diese Enzyme setzen ganze Kaskaden von Ereignissen in Gang - wie etwa Veränderungen des Zellskeletts. Dadurch entstehen Poren in der Zelloberfläche, durch die bakteriellen Spritzen leichter Wirkstoffe in die Zelle transportieren können. Auch der beobachtete Zelltod der Immunzellen wird durch Rho GTPasen eingeleitet.

"Wir konnten einen cleveren Schachzug von Yersinia pseudotuberculosis aufdecken, denn mit CNFy braucht das Bakterium nur ein einzelnes Protein, das die Zelle so aktiviert, dass der Injektionsapparat effektiver arbeiten kann. - Es stellt die Weichen auf Infektion", so Dersch abschließend. (red, derStandard.at, 8.11.2013)

  • Yersinien (in blau) können schwerwiegende Infektionen verursachen.
    foto: hzi/manfred rohde

    Yersinien (in blau) können schwerwiegende Infektionen verursachen.

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