Phagocytose: Wie Krankheitserreger mit dem Immunsystem wettrüsten

30. März 2014, 19:04
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Mikrobiologen berichten von genetischen Strategien zahlreicher Krankheitserreger, die Abwehr durch Fresszellen zu umgehen

Freiburg i. Br. - Makrophagen zählen zu den Fresszellen (Phagozyten) des Immunsystems und beseitigen Krankheitserreger, die in den menschlichen Körper eingedrungen sind. Sie erkennen körperfremde Proteine oder Glycoproteine, die sich etwa auf Oberflächen von Viren und Bakterien befinden. In einem Phagocytose genannten Prozess nehmen sie Eindringlinge in ihr Inneres auf, um sie mit verschiedenen antibakteriellen Substanzen zu vernichten.

So produzieren Makrophagen unter anderem Itaconsäure: Sie hemmt den Stoffwechsel der Bakterien und verhindert, dass diese im Wirt überleben. Doch die Bakterien wehren sich: Mikrobiologen um Ivan Berg von der Universität Freiburg konnten zeigen, dass viele Krankheitserreger Gene für den Abbau von Itaconsäure besitzen. Zudem fanden sie heraus, dass der Abbau der Säure für die Erreger nicht nur ein reiner Abwehrmechanismus ist: Sie nutzen die Itaconsäure auch als Kohlenstoff- und Energiequelle für ihr Wachstum, berichten die Forscher aktuell in der Fachzeitschrift "Nature Chemical Biology" veröffentlicht.

Hemmstoff als Nahrungsquelle

Für die Vermehrung in Makrophagen benötigen Bakterien Nährstoffe, wobei sie hauptsächlich auf die Fettsäuren ihrer Wirtszellen zurückgreifen müssen. Die Produktion der Itaconsäure durch Makrophagen ist speziell gegen den Fettsäure-Stoffwechsel der Erreger gerichtet: Die Itaconsäure hemmt den wichtigsten Schritt dieses Stoffwechselvorgangs, der eine zentrale Bedeutung für den Aufbau von Zellbausteinen und Vitaminen hat. Das hindert die Bakterien am Wachstum. Der Weg, den die Freiburger Forscher nun entdeckt haben, ermöglicht es einigen Erregern, dennoch zu überleben und den vermeintlichen Hemmstoff als Nahrungsquelle zu nutzen. Zu diesen gehören der Pesterreger Yersinia pestis und der Darminfektionserreger Salmonella Typhimurium.

Die Gene für den Itaconsäureabbau finden sich in vielen Pathogenen, also krankheitserregenden Bakterien, berichten die Forscher. Aber auch in vielen nichtpathogenen Mikroben sind sie vorhanden. Dies deutet darauf hin, dass die Säure für viele Bakterien eine wichtige Kohlenstoffquelle ist. Das Gen für das Schlüsselenzym des Abbauweges ist auch bei Menschen und anderen Säugertieren zu finden. Das entsprechende menschliche Enzym dient vermutlich zur Entgiftung und Wiederverwertung der produzierten Itaconsäure.

Die Mikrobiologen sprechen von einem Wettrüsten zwischen Wirt und Krankheitserregern: Sobald der Wirt antimikrobielle Verbindungen gegen Krankheitserreger entwickelt, versuchen die Bakterien diesen Verbindungen ihre Wirksamkeit zu nehmen und sie sogar zu ihrem Nutzen zu verwenden. Die Wissenschafter wollen nun herausfinden, wie der Abbauweg von Itaconsäure als Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Medikamente genutzt werden könnte. (red, derStandard.at, 30.3.2014)

  • Der Itaconsäureabbauweg ermöglicht es Krankheitserregern (rot), innerhalb eines Phagolysosoms im Makrophagen (blau) zu überleben.
    foto: jahminy sasikaran

    Der Itaconsäureabbauweg ermöglicht es Krankheitserregern (rot), innerhalb eines Phagolysosoms im Makrophagen (blau) zu überleben.

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