EU-Forscher entschlüsseln natürliche Immunabwehr gegen Tuberkulose

Ein EU-finanziertes Forscherteam enthüllte, wie das menschliche Immunsystem auf natürlichem Wege Infektionen abwehrt. Im Fachblatt Cell Host & Microbe beschreiben die französischen, italienischen und britischen Forscher, dass das Immunsystem Zink (ein in hohen Dosen toxisch wirkendes Spurenelement und Schwermetall) einsetzt, um Krankheitserreger wie den Tuberkulosebazillus oder Escherichia coli abzutöten. Die Studie wurde mit 975.999 EUR durch das Projekt MM-TB (Molecular markers of M. tuberculosis early interactions with host phagocytes) im Rahmen des Themenbereichs "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) der EU gefördert. Auf Basis dieses natürlichen Verteidigungsmechanismus gegen Infektionserreger könnten nun neue therapeutische Strategien entwickelt und Impfstoffkandidaten getestet werden. Zwar war schon länger bekannt, dass eine Taktik des menschlichen Immunsystems darin besteht, schädlichen Mikroben wichtige Nährstoffe wie etwa das Schwermetall Eisen zu entziehen, die neue Studie geht aber noch einen Schritt weiter und zeigt, dass dieser Prozess auch umkehrbar ist: Immunzellen sind in der Lage, hauseigene Schwermetallreserven zu mobilisieren, allen voran Zink, um Mikroben gezielt zu vergiften. Mycobacterium tuberculosis und E. coli-Erreger sind zwei Mikrobenarten, an denen nun bewiesen wurde, dass das Immunsystem genau diese Strategie einsetzt. M. tuberculosis verursacht die Infektionskrankheit Tuberkulose, an der weltweit jährlich fast 2 Mio. Menschen sterben. Schätzungsweise ein Drittel der Weltbevölkerung ist latent infiziert, und die weltweite Neuerkrankungsrate steigt jedes Jahr um 2%. Bei Escherichia coli können bestimmte Erregerstämme schwerste Darm- und Harnwegsinfektionen auslösen. Zum einen beobachteten die Forscher nun, wie in Immunzellen, die M. tuberculosis oder E. coli-Erreger aufgenommen haben, schnell und dauerhaft Zink akkumuliert wird, zum anderen, dass auf der Zelloberfläche dieser Mikroben zahlreiche Proteine exprimiert werden. Diese Proteine fungieren quasi als "Pumpe", um schädliche Schwermetalle zu entsorgen. Konkret heißt das, dass Mikroben, die im Innern von Immunzellen hohen und potenziell toxischen Zinkkonzentrationen ausgesetzt sind, diese Pumpenproteine synthetisieren, um sich vor Vergiftungen zu schützen. Durch genetische Manipulation ist es möglich, diese Pumpen zu hemmen, was M. tuberculosis und E. coli so schwächt, dass das Immunsystem anschließend leichtes Spiel hat. Die Forschungsarbeit zeigt, dass Zink trotz seiner potenziell toxischen Wirkung das Immunsystem unterstützen kann, denn es wird von Immunzellen zum Abtöten von Krankheitserregern rekrutiert. Dies belebt nicht nur die Debatte um den Sinn von Nahrungsergänzungsmitteln - auch die Antibiotika- und Impfstoffforschung kann von den Ergebnissen profitieren, indem neue Medikamente die Aktivität mikrobieller Schwermetallpumpen hemmen oder abgeschwächte Erregerstämme für neue Impfstoffe entwickelt werden. Letztere wurden bereits getestet. Demnächst soll untersucht werden, ob ähnliche Mechanismen auch bei anderen Schwermetallen wie etwa Kupfer relevant sind. Die wichtigste Aufgabe des 2005 gestarteten und 2007 beendeten Projekts MM-TB war es, neue Marker zu entwickeln und molekulare Prozesse in Mikrobe und Wirtszelle zu identifizieren, bei denen eine frühzeitige Interaktion zwischen M. tuberculosis und all jenen Zellen stattfindet, die körperfremde Substanzen, Bakterien und zelluläre Abfallprodukte aufnehmen und eliminieren. Mit Transkriptionsanalysen entwickelt die komparative Genomik eine hochinnovative Methodik, um Interaktionen zwischen M. tuberculosis und dem Immunsystem zu beschreiben. Insbesondere eine frühzeitige Interaktion zwischen M. tuberculosis und Wirtszelle sei entscheidend für eine funktionierende Immunabwehr und damit eine erfolgreiche Bekämpfung der Infektion.Weitere Informationen finden Sie unter: Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS): http://www.cnrs.fr/index.php

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Frankreich, Italien, Vereinigtes Königreich

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