Wie Choleraerreger Immunzellen töten
Auch Bakterien nutzen die Macht der Gemeinschaft. Wie eine Forschungsgruppe der Universität Basel herausgefunden hat, bilden Erreger der Cholera auf Immunzellen einen bisher unbekannten Typ von Bakteriengemeinschaft.
Universität Basel13.6.20232"
Viele Bakterien rotten sich auf Oberflächen zu Gemeinschaften zusammen, um sich zu schützen. Uns begegnen solche Biofilme tagtäglich, zum Bespiel als Zahnbelag im Mund, als schleimiger Oberflächenfilm auf Steinen im Wasser oder in unserer Darmflora. Gefährlich sind bakterielle Biofilme im klinischen Kontext, wenn sie etwa Implantate, Katheter oder Operationsbesteck besiedeln. Auf diesem Wege können Krankheitserreger in unseren Körper gelangen und Infektionen auslösen, die vom Immunsystem oder auch mit Antibiotika nur schwer bekämpft werden können.
Bisher ging man davon aus, dass Bakterien Biofilme zur Verteidigung und zum Schutz bilden. Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Knut Drescher vom Biozentrum der Universität Basel hat nun erstmals in ihrer Studie gezeigt, dass Biofilme auch auf Immunzellen wachsen. Dabei handelt es sich um eine bislang unbekannte Art von Bakteriengemeinschaft. Sie unterscheidet sich nicht nur im Aufbau von bereits bekannten Biofilmen, sondern auch in ihrer Funktion: statt zur Verteidigung dient dieser Biofilm zum Angriff.
Flechtwerk statt Schleimmatrix: Biofilm auf Immunzellen
Diesen Biofilm hat Dreschers Team beim Choleraerreger Vibrio cholerae entdeckt. Der Erreger besiedelt verschiedene Immunzellen im menschlichen Blut.
Wie der Biofilm entsteht, haben sich die Forscher bei Makrophagen genauer angeschaut. «Wenn einzelne Bakterien zufällig auf eine Immunzelle treffen, heften sie sich mit ihren «Fühlern» an der Oberfläche an. Dort beginnen sie sich zu teilen und verflechten ihre Fühler ineinander», erklärt Erstautorin Dr. Lucia Vidakovic. Damit unterscheidet sich dieser Biofilm grundlegend von den bisher bekannten, bei denen sich die Bakterien mit einer schleimigen Matrix aus Zucker und Proteinen zusammenhalten und schützen.
Angriff statt Verteidigung
Der Biofilm des Choleraerregers umschliesst mit der Zeit die gesamte Immunzelle. Schliesslich stirbt diese ab. «Offensichtlich greift die Bakteriengemeinschaft die Immunzelle aktiv an und tötet diese. Doch uns war lange nicht klar, wie sie das tut», berichtet Vidakovic weiter. «Wir haben deshalb alle 14 bekannten Giftstoffe des Choleraerregers unter die Lupe genommen und konnten schliesslich einen davon als Übeltäter identifizieren.» Das Gift Hämolysin erzeugt Löcher in der Hülle der Immunzelle und zerstört diese.
Macrophages colonized by vibrio cholerae (Video Biozentrum Basel)
Cholera ist eine lebensbedrohliche Durchfallerkrankung. Die Erreger befallen ausschliesslich den Darm des Menschen. Aus diesem Grund hat das Team seine Untersuchungen in einem künstlich gezüchteten Darmmodell durchgeführt. In dem Organoidmodell zeigte sich, dass der Choleraerreger die Darmwand durchbricht, darunterliegende Immunzellen als Biofilm besiedelt und diese zerstört.
«Diese Angriffsstrategie der Bakterien beeinflusst den Verlauf einer Cholerainfektion», so Knut Drescher. «In einem weiteren Schritt möchten wir nun herausfinden, ob auch andere Erreger solch aggressive Biofilme bilden. Die genaue Strategie von bakteriellen Krankheitserregern zu entschlüsseln, ist wichtig, um im Gegenzug neue Strategien für ihre Bekämpfung aufzuzeigen.»PS
