Ärzte Zeitung online, 26.08.2010

Gonorrhoe-Bakterien lauern auf den richtigen Moment für die Infektion

BERLIN (eb). Forscher haben entdeckt, auf welche Weise Bakterien Gonokokken oder Darmbakterien den Prozess der Infektion steuern. Die Keime präparieren die Zellen und warten dann auf den günstigsten Zeitpunkt, um in die Zellen einzudringen und sie zu infizieren.

Gonorrhoe-Bakterien lauern auf den richtigen Moment für die Infektion

Neisseria gonorrhoeae Bakterien formieren sich als Mikrokolonien auf der Oberfläche einer menschlichen Zelle.

© Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts (MPI) für Infektionsbiologie in Berlin haben zusammen mit Kollegen der Harvard Universität einen Mechanismus entdeckt, mit dem Bakterien den Infektionsprozess steuern: Unmittelbar nach dem ersten Kontakt bewirken die Erreger mit Hilfe von Signalmolekülen eine lokale Verstärkung des Stützskeletts in der Wirtszelle.

Das Bakterium Neisseria etwa heftet sich mit Hilfe fadenförmiger Proteine (Pili) auf seiner Oberfläche an Schleimhautzellen. Durch die Anheftung lösen sie an dieser Stelle unterhalb der Membran eine Verstärkung des Zellskeletts aus. Kettenförmige Aktin-Proteine werden zum Ort der Anheftung transportiert und dort miteinander verknüpft.

So erreichen die Keime, dass sie nicht zufällig von Membranabschnürungen erfasst werden und können außerhalb der Zelle bleiben, bis sich diese in einer Ruhephase befindet. Erst dann dringen die Bakterien ein. Den Angriffen des Immunsystems während der Wartezeit entgehen die Bakterien durch raschen Wechsel ihrer Oberflächenstruktur (PLoS Biol 8(8): e1000457).

Bislang beschäftigten sich Wissenschaftler vor allem mit den Tricks, die es Bakterien erlauben, in Zellen einzudringen. Die Ergebnisse der Berliner Forscher legen jedoch nahe, dass Bakterien bei Bedarf viel Mühe darauf verwenden, nicht zufällig über abgeschnürte Membranbläschen in Zellen aufgenommen zu werden.

Der Nachweis dieser bislang unbekannten Infektionsstrategie, in der das Transportprotein Caveolin-1 sowie die Signalproteine Vav2 und RhoA eine zentrale Rolle spielen, gelang auch für andere Krankheitserreger.

Die Ergebnisse eröffnen eine neue Sicht auf Infektionen

"Lange Zeit ging man davon aus, dass sich Krankheitserreger besonders darum bemühen, möglichst schnell in Körperzellen einzudringen. Das Gegenteil ist aber offenbar der Fall. Zunächst scheint es für die Gonorrhoe-Bakterien lebenswichtig zu sein, auf der Oberfläche der Zellen zu verbleiben", so Professor Thomas Meyer vom MPI für Infektionsbiologie in einer Mitteilung Instituts. Die Verankerung an der Zellmembran mit ihren Pili-Proteinen und die darunterliegenden Veränderungen des Stützskeletts machen die Erreger offensichtlich noch widerstandsfähiger gegen die mitunter unwirtlichen Lebensumstände außerhalb der Zellen.

Die entdeckten Signalwege können möglicherweise künftig medizinisch genutzt werden, um Infektionen abzuwehren. Denn die Wissenschaftler konnten zeigen, dass krank machende Escherichia coli-Darmbakterien ebenfalls diesen Signalweg nutzen. Wahrscheinlich verhindern auch noch weitere Bakterien auf diese Weise, dass sie von Zellen aufgenommen werden. Dazu zählen Krankheitserreger, die schwere Wundinfektionen, Lungen- und Hirnhautentzündungen hervorrufen können.

Originalarbeit "Tyrosine-phosphorylated caveolin-1 blocks bacterial uptake by inducing Vav2-RhoA-mediated cytoskeletal rearrangements"

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