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Waffen-Reichweite diktiert bei Erregern Zahl der nötigen Angreifer

01.10.2018

Manche Bazillen machen Menschen nur krank, wenn sie in Heerscharen in den Körper gelangen, während bei anderen ein kleiner Stoßtrupp reicht. Umso kürzer die Distanz ist, aus der sie zuschlagen, umso weniger Angreifer müssen es sein, berechnete Joel Rybicki vom Institute of Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg (NÖ) mit Kollegen. Die Studie erschien im Fachjournal "Pnas".

So muss man etwa Tausende bis Millionen von Cholera-Erregern (Vibrio cholerae-Bakterien) verschlucken, um die gleichnamige Durchfallerkrankung durchzumachen, während wenige Shigellen eine gefährliche Ruhr auslösen können. Bei den beiden Keimen unterscheidet sich die Angriffsstrategie massiv, so die Forscher in einer Aussendung: Shigella-Bakterien injizieren aus nächster Nähe krankmachende Eiweißstoffe direkt in die Wirtszellen, Cholera-Bakterien greifen hingegen aus der Ferne an, indem sie ihr Gift (Toxin) ungezielt im Körper des Wirts ausschütten.

Bakterium braucht "Hilfe von Freunden"

Mit einem mathematischen Modell zeigten die Forscher, dass die unterschiedlichen Reichweiten der krankmachenden Mechanismen verantwortlich für die verschiedenen "Infektionsdosen" von Bakterien sind. Je lokaler sie angreifen, desto weniger Bazillen benötige es, um das Immunsystem zu überwältigen.

Wenn ein einzelnes Bakterium einen Wirt mit sich ausbreitenden Toxinen angreift, bleibt es ungeschützt zurück und wird deshalb leicht vom Immunsystem unschädlich gemacht, erklärte Rybicki: "Es braucht also Hilfe von seinen Freunden und nur wenn genügend Bakterien gemeinsam Toxine freisetzen, sind sie vor dem Immunsystem geschützt." Keime, die aus der Nähe attackieren, geben hingegen ihre Waffen quasi nie aus der Hand und sind dadurch selbst als kleiner Trupp geschützt.

Lokal wirkende Bakterien haben also einen niedrigeren Schwellenwert, um eine Infektion zu entfachen, haben die Simulationen gezeigt. Mikroben mit Fernkampfwaffen breiten sich dafür schneller aus und können größeren Schaden beim Betroffenen bewirken, schrieben die Forscher im Fachartikel. Mit ihrem Modell könne man nun auch andere Strategien (Virulenzfaktoren) von Krankheitserregern im Detail untersuchen.

Service: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1721061115

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