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Erkenntnisse zur Wundinfektion

Wie antibiotikaresistente Bakterien die Wundheilung stören

| Autor/ Redakteur: Nicolas Scherger* / Christian Lüttmann

Bei Verletzungen sind die Regenerationskräfte des Körpers gefragt. Der Aufbau von neuem Gewebe verläuft jedoch nicht immer ohne Probleme. Ein Beispiel dafür sind einfallende Bakterien wie das antibiotikaresistente Pseudomonas aeruginosa. Dessen Angriffstricks sind nun Forscher der Universität Freiburg auf der Spur.

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Pseudomonas aeruginosa-Lektin LecB kann den Zellzyklus blockieren.
Pseudomonas aeruginosa-Lektin LecB kann den Zellzyklus blockieren.
(Bild: AG Römer/ Universität Freiburg)

Freiburg – Verletzte Hautpartien sind bevorzugte Nischen für das Bakterium Pseudomonas aeruginosa, das Heilungsprozesse von Gewebe beeinträchtigt und Infektionen fördert. Aufgrund seiner Resistenz gegen die meisten verfügbaren Antibiotika steht das Bakterium in der globalen Liste der Krankheitserreger der Weltgesundheitsorganisation (WHO) unter der Kategorie „Priorität 1/kritisch“.

Nun hat ein Forscherteam um Prof. Dr. Winfried Römer von der Universität Freiburg entdeckt, wie P. aeruginosa die Wirtszellen angreift, sodass diese sich nicht mehr teilen und sterben. Wundheilungen verzögern sich dadurch oder setzen komplett aus.

Bakterielle Biowaffe schaltet Zellen aus

Die „Waffe“ des Bakteriums ist ein spezielles Protein: der bakterielle Virulenzfaktor LecB. Dieses Lektin blockiert den Zellzyklus der Wirtszelle und führt so zu deren Zelltod. Dazu beeinträchtigt das Lektin Wachstumsfaktorrezeptoren, also die Proteine, die sich an der Oberfläche der Wirtszelle befinden und Signale zur Förderung von Wachstum und Vermehrung von Zellgewebe übertragen.

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Lektine – die Türöffner für Bakterien

Lektine sind Proteine, die an die Zuckereinheiten von Rezeptoren binden und keine katalytische Aktivität besitzen, sodass sie chemische Prozesse nicht beschleunigen. Zahlreiche Bakterien nutzen Lektine als eine Art Anker, um sich effizient an Epithel- und Endothelzellschichten zu binden, die Körperflächen auskleiden. So ist die Gewebebesiedlung für die Bakterien erleichtert.

Die Wissenschaftler um Römer fanden heraus, dass das bakterielle Lektin LecB in chronisch infizierten menschlichen Wunden vorhanden ist, wodurch P. aeruginosa dort verbleiben kann. Darüber hinaus haben sie gezeigt, dass LecB das Eindringen der Bakterien ins Zellinnere (Internalisierung) ermöglicht sowie den Abbau von Wachstumsfaktorrezeptoren in Keratinozyten, einem Zelltyp der Epidermis.

Normalerweise beschleunigt die Bindung von Wachstumsfaktoren an den entsprechenden Rezeptoren das Gewebewachstum, indem so genannte Downstream-Signalwege aktiviert werden. Wie sich herausstellte, war dies bei dem bakteriellen Virulenzfaktor von P. aeruginosa nicht der Fall. „Wir waren überrascht, dass LecB nicht zur Aktivierung der Wachstumsfaktor-Signalwege führt, sondern diese stille Rezeptorinternalisierung ohne Aktivierung auslöst“, sagt die Freiburger Forscherin Alessia Landi, Erstautorin der Studie.

Wie ein Protein für Chaos in der Zelle sorgt

Die Wissenschaftler zeigten zudem, wie LecB den Zellzyklus blockiert und den Zelltod auslöst. Demnach bilden sich zunächst mehrere membranumschlossene Bläschen in den Wirtszellen aus. Diese Vakuolen stammen aus Strukturen der Plasmamembran, in denen LecB angereichert ist. „Obwohl Lektine frei von katalytischer Aktivität sind, scheint LecB wichtige Wirtszellprozesse wie den Zellzyklus auf bisher unbekannte Weise zu stören“, sagt Römer. „Das passiert wahrscheinlich durch eine von LecB ausgelöste Umorganisation der Zellmembran.“

In zukünftigen Arbeiten wollen die Forscher um Römer weitere Erkenntnisse über die Auswirkungen von LecB auf die Immunantwort bei chronischen Wundinfektionen liefern. Denn es sei möglich, dass LecB auch bei anderen Zelltypen – einschließlich Immunzellen – wirke, Gewebeschäden weiter fördere und die Ausbreitung von Bakterien erleichtere, erklärt Römer.

Originalpublikation: Landi, A., Mari, M. C., Kleiser, S., Wolf, T., Gretzmeier, C., Wilhelm, I., Kiritsi, D., Thünauer, R., Geiger, R., Nyström, A., Reggiori, F., Claudinon, J., Römer, W.: P. aeruginosa lectin LecB impairs keratinocyte fitness by abrogating growth factor signalling, Life Science Alliance (2019); DOI: 10.26508/lsa.201900422

* N. Scherger, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 79098 Freiburg

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