Den Bakterien zugehört
Europäische Forscher der Linköping Universität in Schweden zeigen, wie Bakterien mit Hilfe eines Prozesses, der Quorum Sensing genannt wird, Prozesse in menschlichen Zellen steuern. Bei diesem Phänomen "unterhalten" sich die Bakterien über Moleküle, die sie selbst produzieren, miteinander. Hierbei handelt es sich um einen wichtigen Prozess während ihrer Ausbreitung. Die Studie, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift "PLOS Pathogens" veröffentlicht wurden, wurde durch Finanzhilfen von der Europäischen Wissenschaftsstiftung, dem Projekt "TraPPs Euromembrane", dem Schwedischen Forschungsrat, der Stiftung Konung Gustaf V:s 80-års fond und der Fakultät für Gesundheitswissenschaften an der Universität Linköping. In ihrer Studie heißt es: "Das menschliche Pathogen Pseudomonas aeruginosa und andere Bakterien kommunizieren mittels Quorum Sensing miteinander. Dieser Vorgang ist wichtig für ihr Wachstum, ihre Virulenz, ihre Beweglichkeit und die Bildung von Biofilmen. Außerdem "hören und antworten" eukariotische Zellen auf QS-Signale, jedoch konnten die genauen Mechanismen und Rezeptoren in Säugerzellen nicht identifiziert werden." Wenn der Körper verletzt wird und eine Wunde entsteht, geht ein Ruf aus und immer mehr Bakterien versammeln sich am Angriffsort. Sobald ausreichend viele Bakterien zusammengekommen sind, beginnen sie, sich wie mehrzellige Organismen zu verhalten. Sie können Biofilme bilden, d. h. dichte Strukturen mit der Fähigkeit, die widerstandsfähig gegenüber Antibiotika und dem Immunsystem des Körpers sind. Gleichzeitig werden sie aggressiver und erhöhen ihre Mobilität. All diese Veränderungen werden ausgelöst, wenn sich die Kommunikationsmoleküle - kurze Fettsäuren mit der Bezeichnung AHL - an Rezeptoren im Inneren der Bakterienzellen heften; in der Folge werden Gene aktiviert und deaktiviert. AHL können die Zellmembran passieren, und zwar nicht nur in Bakterienzellen, sondern auch in unseren Zellen, die dahin gehend beeinflusst werden können, dass sie ihre Funktion ändern. In niedrigen Konzentrationen können weiße Blutzellen beispielsweise flexibler und effizienter sind, in hohen Konzentrationen kann jedoch das Gegenteil passieren, was unser Immunsystem schwächt und die Einfallstore für progressive Infektionen und Entzündungen öffnen. Das Team der Universität Linköping ist die erste Forschungsgruppe in der Welt, der es gelungen ist, zu zeigen, wie AHL ihre Wirtszellen beeinflussen können. Ihrem Bericht zufolge, basiert Ihre Studie auf ihren früheren Forschungsarbeiten: "Wir haben zuvor gezeigt, dass N-Acyl-Homoserin-Lacton (AHL) die epithelialen Barrierefunktionen verändert und die Chemotaxis in Humanneutrophilen erhöht." Jetzt haben die Forscher mit biochemischen Methoden ein Protein mit der Bezeichnung IQGAP identifiziert, das sie als Empfänger der Nachricht der Bakterien ausgemacht haben und das so etwas wie ein Doppelagent ist. Elena Vikström, Forscherin auf dem Gebiet der medizinischen Mikrobiologie und Hauptautorin der Studie, erklärt: "Das Protein kann sowohl die Kommunikation der Bakterien mithören als auch die Funktionen in seinen Wirtszellen ändern." Ihre Laborstudien wurden an menschlichen Epithelzellen aus dem Darm durchgeführt, die mit AHL der gleichen Art gemischt wurden, die von Pseudomonas aeruginosa, einem widerstandsfähigem Bakterium, das Krankheiten beispielsweise in der Lunge, dem Darm und den Augen verursacht, erzeugt wird. Mit Hilfe der Massenspektronomie könnten sie erkennen, an welche Proteine sich AHL bindet. "Wir haben Beweise dafür, dass der physische Kontakt zwischen Bakterien und Epithelzellen nicht immer notwendig ist; der Einfluss kann auch über eine gewisse Entfernung erfolgen", sagt Vikström. Die Entdeckung des Teams kann den Weg für neue Behandlungsstrategien ebenen, wenn Antibiotika nicht helfen. Eine Möglichkeit ist die Entwicklung von Molekülen, die sich mit dem Rezeptor verbinden und den Signalweg für die Bakterien blockiert - etwa so als wenn man einen Stock in ein Schloss steckt, sodass der Schlüssel nicht hineinpasst. Diese Strategie könnte beispielsweise bei Mukoviszidose funktionieren, einer Krankheit, bei der klebriger Schleim aus bakteriellem Biofilm und großen Mengen weißen Blutzellen in den Luftwegen gebildet werden.Weitere Informationen sind abrufbar unter: Universität Linköping http://www.liu.se/ PLoS Pathogens http://www.plospathogens.org
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