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Montag, 24.07.2017
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Wie Darmzellen sich gegen Salmonellen wehren

Entschlüsselter Mechanismus liefert neue Ansatzstellen gegen resistente Erreger

Bei einer Salmonellen-Darminfektion hilft ein körpereigener Abwehrmechanismus, indem er die eindringenden Bakterien einfach verdaut. Wie die Körperzellen die Salmonellen erkennen und unschädlich machen, hat jetzt ein internationales Forscherteam herausgefunden. Die in „Science“ veröffentlichten Erkenntnisse auf molekularer Ebene könnten dazu beitragen, neue Ansätze auch gegen resistente Bakterien zu finden.
Zwei Salmonellen in einer Epithelzelle

Zwei Salmonellen in einer Epithelzelle

Salmonellen sind im Tierreich weit verbreitet. Ein gesunder Mensch wird in der Regel krank, wenn er mehr als 100.000 Bakterien über kontaminierte Nahrungsmittel wie Eier oder Fleisch aufgenommen hat. Die Infektion mit Salmonellen beginnt damit, dass die Bakterien in die Epithelzellen der
Darmschleimhaut eindringen. Um die Vermehrung der Bakterien einzudämmen, aktivieren die Epithelzellen spezielle Zell-Organellen, die Autophagosomen. Sie umschließen die Eindringlinge und verschmelzen anschließend mit anderen Organellen, den Lysosomen, die spezielle Verdauungsenzyme
enthalten. Diese töten viele der eingedrungenen Bakterien ab. Aber wie erkennen die Autophagosomen die Salmonellen?

Protein als Mittler der Autophagie


Diesen Mechanismus hat Philipp Wild von der Goethe Universität Frankfurt am Main mit Kollegen aus Deutschland, Dänemark, Russland und Kroatien jetzt entschlüsselt. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Salmonellen zunächst mit dem Molekül Ubiquitin als „Abfallstoffe“ markiert werden. Damit die Autophagosomen aktiv werden können, müssen die markierten Bakterien an das Molekül LC3 an der Membran der Autophagosomen binden. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Protein Optineurin. Es verknüpft die markierten Salmonellen mit dem LC3 der Autophagosomen und löst somit eine selektive Autophagie aus.

Optineurin wird allerdings nur dann als Bindeglied aktiv, wenn es zuvor durch ein Enzym TBK1 phosphoryliert wurde. „Wir vermuten, dass die Phosphorylierung als ein regulierender Schalter für die selektive Autophagie wirkt. Der gleiche Mechanismus könnte auch von Bedeutung sein, wenn an Stelle von Bakterien Protein-Aggregate oder beschädigte Mitochondrien abgebaut werden sollen ”, erläutert Koautor Ivan Dikic von der Universität Frankfurt die Bedeutung des Ergebnisses. So sind gestörte Autophagie-Prozesse unter anderem an der Entstehung von Krebs und neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt.


Hoffnung ggen resistente Erreger


Für die Infektiologie sind diese Ergebnisse vor allem deshalb von Bedeutung, weil die Zahl der Magen-Darm-Erkrankungen durch enterische Salmonellen in Deutschland seit Mitte der 1980er Jahren stark zugenommen hat. Waren es 1985 noch rund 30.000 Fälle, zählten die Gesundheitsämter 2005 schon circa 52.000 Fälle. Weltweit erkranken derzeit jährlich 94 Millionen Menschen an akuter Gastroenteritis, von denen 155 000 sterben. Von Typhus, der ebenfalls von Salmonellen ausgelöst wird, sind jährlich 16 Millionen Menschen weltweit betroffen; 200 000 sterben daran (insbesondere Kinder).

Aufgrund einer rasch zunehmenden Resistenz der Bakterien gegen Antibiotika sind die therapeutischen Möglichkeiten begrenzt. So ist das früher eingesetzte Breitbandantibiotikum Chloramphenicol heute unwirksam und auch gegen heute oft verwendete Fluoroquinolon-Antibiotika werden die Bakterien zunehmend resistent. „Neue Behandlungswege für Infektionskrankheiten müssen dringend gefunden werden. Ein besseres Verständnis der körpereigenen Abwehrmechanismen durch Autophagie könnte dabei helfen“, so Koautor Dirk Bumann vom Biozentrum der Universität Basel. (Science, 2011 AOP; DOI: 10.1126/science.1205405)
(Universität Basel, 31.05.2011 - NPO)
 
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