Manche A-Streptokokken tricksen die Immunabwehr Infizierter aus - die Folge ist rheumatisches Fieber

Nach einer Streptokokken-Angina können mit einer Latenz von einigen Wochen oder Monaten eine rheumatische Erkrankung des Herzens, der großen Gelenke oder des Gehirns auftreten.

Unbekannt war bisher, warum immer nur einige Menschen nach einer Infektion mit Streptokokken der Gruppe A eine rheumatische Herzerkrankung, eine Arthritis oder eine Chorea minor Sydenham entwickeln. Licht ins Dunkel der pathophysiologischen Zusammenhänge haben nun Wissenschaftler aus der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung in Braunschweig gebracht.

Dr. Katrin Dinkla und ihre Kollegen aus der Abteilung für Mikrobielle Pathogenese und Impfstofforschung berichten, daß nur ganz bestimmte Stämme der A-Streptokokken derartige Folgekrankheiten hervorrufen können (J Clin Invest 111/12, 2003, 1905). Die mit M3 und M18 bezeichneten Erregertypen binden sich an Kollagen IV, ein wichtiges Matrixprotein, das Gewebe Festigkeit verleiht.

Durch das Anheften der Streptokokken verändert sich das Kollagenmolekül, so daß es für das Immunsystem als fremd erscheint. Die Folge: Es werden Antikörper gegen das körpereigene Matrixprotein gebildet. Diese binden an immer neues Kollagen IV - die Grundlage für eine rheumatische Autoimmunerkrankung.

M3- und M18-Varianten der Keime binden an Kollagen IV

Um zu beweisen, daß A-Streptokokken tatsächlich einen solchen Autoimmunprozeß in Gang setzen, haben die Forscher aus Braunschweig eine regelrechte Indizienkette geknüpft. Nachdem durch In-vitro-Versuche bewiesen war, daß sich nur die M3- und M18-Varianten an Kollagen IV binden, machte man die Probe aufs Exempel mit Erregern von Patienten, die an einem akuten rheumatischen Fieber erkrankt waren. Tatsächlich: Alle von den Erkrankten isolierten Bakterienstämme waren vom M3- oder M18-Typ, und alle banden sich äußerst fest an das Matrixprotein.

In einem nächsten Schritt deckten die Forscher auf, wie die Bindung zwischen Erreger und Kollagen zustandekommt. Es stellte sich heraus, daß selbst so nahe Verwandte wie die M3- und M18-Typen völlig andere Tricks anwenden. M3-Bakterien scheiden ein bestimmtes Protein aus, das sich - ähnlich wie ein Wurfanker in einem Treibnetz - in den Kollagenmolekülen verhakt. Dagegen benutzen M18- Typen eine Art molekularen Überzug aus Hyaluronsäure.

Die pathogenetische Bedeutung der Hyaluronsäure ließ sich leicht nachweisen: Befreite man die M18-Stämme enzymatische Behandlung von ihrem Hyaluronsäure-Überzug, so verloren die Erreger ihre Virulenz. Um die Beweiskette in Bezug auf die M3-Stämme zu schließen, wurde das Bindungseiweiß gentechnisch hergestellt und Mäuse mit dem rekombinanten Protein immunisiert.

Alle Tiere entwickelten daraufhin Antikörper, die gegen Kollagen IV gerichtet waren. Daß Entsprechendes tatsächlich auch bei Patienten passiert, wurde bei der Untersuchung der Blutproben von an akutem rheumatischem Fieber Erkrankten offenbar: Bei den Erkrankten konnten regelmäßig Auto-Antikörper gegen das Kollagen IV nachgewiesen werden.

Bindung ans Kollagen schützt Bakterien vor Immunabwehr

Was aber haben die Streptokokken von der Veränderung des humanen Kollagens? Schließlich betreiben sie einen großen Aufwand, um die M3-Proteine oder die M18-Hyaluronsäure herzustellen. Auch dafür fanden die Braunschweiger Forscher eine überzeugende Antwort. Was Menschen krank macht, ist für die Keime ein Vorteil: Die ins Kollagen eingebetteten Erreger sind gegen zelluläre Immunmechanismen besser geschützt, als Keim-Stämme, die nicht an das Matrixprotein binden.