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Immunabwehr So misst unser Körper die Menge an Krankheitserregern

| Autor / Redakteur: Dr. Harald Rösch* / Dr. Ilka Ottleben

Die Infektion mit einem Krankheitserreger führt nicht automatisch zu einer Erkrankung, denn viele Keime werden erst gefährlich, wenn sie in großer Zahl auftreten. Nun haben Max-Planck-Forscher entdeckt, dass der Körper, die Menge der Keime ausspionieren und „entscheiden“ kann, ab wann es gefährlich wird.

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Pseudomonas aeruginosa gehört zu den so genannte opportunistischen Krankheitserregern
Pseudomonas aeruginosa gehört zu den so genannte opportunistischen Krankheitserregern
(Bild: © MPIIB / Volker Brinkmann)

Berlin – Bei den sogenannten opportunistischen Krankheitserregern in unserer Umwelt liegt die kritische Schwelle für eine Infektion besonders hoch: Erst, wenn sie in sehr hoher Zahl auftreten und oder krankmachende Substanzen Stoffe bilden, können sie den Menschen überwältigen.

Pseudomonas aeruginosa ist solch ein Keim. Jeder Mensch kommt mit ihm regelmäßig in Kontakt, denn er tritt vorwiegend in Wasserleitungen, Waschbecken und an ähnlichen Orten auf. In großer Menge können Pseudomonaden allerdings ernsthafte Krankheiten hervorrufen. Zu diesem Zweck bilden sie nun auch krankmachende Stoffe, dank derer sie im Wirt Fuß fassen und ihn schädigen können.

Gerade bei Krankenhaus-Patienten löst dieser Keim leicht Lungenentzündungen, Wundinfektionen oder eine Bakteriämie und Blutvergiftung aus. Diese Erkrankungen sind außerordentlich schwer zu behandeln, da der Erreger gegen Antibiotika hoch resistent ist.

Pseudomonaden machen nur bei ausreichender Dichte krank

Wie stellen die Keime fest, wann die Zeit reif zum Angriff ist? Sie sprechen sich untereinander ab und zwar über kleine Moleküle, sogenannte „Quorum Sensing-Moleküle“. Nur bei ausreichender Dichte produzieren Pseudomonaden krankmachende Substanzen und Schleimmoleküle, die sie vor Antibiotika und der körpereigenen Immunabwehr schützen.

Für die Keime ist das sinnvoll, denn solange Schleim und Virulenzfaktoren nicht gebraucht werden, bedeutet ihre Produktion nur unnötigen Energieverbrauch. Dagegen rentiert sich der Energieaufwand bei einem tatsächlichen Angriff, denn nur dann können sie den Wirt erfolgreich befallen und als „Nährboden“ nutzen.

Körperzellen spionieren Krankheitserreger aus

Ein Forscherteam um Stefan Kaufmann am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin hat herausgefunden, dass unsere Körperzellen die Kommunikation zwischen den Bakterien mit Hilfe des sogenannten Aryl-Hydrokarbon-Rezeptors ausspähen können. Dieser Rezeptor erkennt die Quorum Sensing-Moleküle. Dadurch registrieren Körperzellen, wie sich die Bakterien auf den Anschlag vorbereiten.

„Dank der Spionage kann der Körper sein Immunsystem rechtzeitig aktivieren und so einen Angriff der Erreger abwehren“, erklärt der Erstautor der Studie, Pedro Moura-Alves, der inzwischen am Ludwig Institute for Cancer Research in Oxford forscht.

Tatsächlich belauscht der Rezeptor die Bakterien bereits, bevor sie ihr Quorum erreicht haben: Die Erkennung von frühen Stufen der Quorum Sensing Moleküle hemmt den Aryl-Hydrokarbon-Rezeptor und blockt damit eine zu frühe Mobilisierung der Immunabwehr. „Für den Wirt ist das effektiv, denn es spart Energie, wenn wenige Bakterien in Ruhe gelassen werden, solange sie keinen Schaden anrichten. Erst wenn sie eine kritische Masse erreicht haben, wird die für eine Verteidigung benötigte Energie aufgebracht“, sagt Stefan Kaufmann. Auf diese Weise werden zudem Kollateralschäden durch die Reaktion des Immunsystems weitgehend vermieden.

Unser Körper kann also nicht nur erkennen, ob Krankheitserreger anwesend sind oder nicht. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass er auch ihre Menge erfasst, und er so auf unterschiedliche Stadien einer Infektion reagieren kann.

Originalpublikation: Pedro Moura-Alves, Andreas Puyskens, Anne Stinn, Marion Klemm, Ute Guhlich-Bornhof, Anca Dorhoi, Jens Furkert, Annika Kreuchwig, Jonas Protze, Laura Lozza, Gang Pei, Philippe Saikali, Carolina Perdomo, Hans J. Mollenkopf, Robert Hurwitz, Frank Kirschhoefer, Gerald Brenner-Weiss, January Weiner, Hartmut Oschkinat, Michael Kolbe, Gerd Krause, Stefan H. E. Kaufmann: Host monitoring of quorum sensing during Pseudomonas aeruginosa infection. Science; 20 December, 2019

* Dr. H. Rösch: Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 80539 München

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