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Veni Vidi Vici: Wie natürliche Killerzellen den Superbazillus Klebsiella besiegen

16.11.2017

Multiresistente Mikroben stellen eine ernsthafte globale Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar. So schränken multiresistente Stämme von Klebsiella pneumoniae, einem Erreger von potentiell tödlichen Lungenentzündungen und Blutvergiftungen, die Behandlungsoptionen für diese Infektionen erheblich ein oder machen eine Behandlung unmöglich.

Pavel Kovarik und sein Team an den Max F. Perutz Laboratories (MFPL), einem joint venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien, haben gemeinsam mit KollegInnen der Queen's University Belfast herausgefunden, wie Immunzellen am Infektionsort kommunizieren und sich im Kampf gegen Klebsiella zusammenschließen. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht im Journal "PLOS Pathogens", könnten zu alternativen Therapien zu unwirksamen antimikrobiellen Arzneimitteln führen.

Die unangemessene oder übermäßige Antibiotikaverwendung der vergangenen Jahrzehnte trieb die Entstehung und Verbreitung von multiresistenten mikrobiellen Pathogenen voran. Laut dem Europäischen Zentrum für die Prävention und Kontrolle von Krankheiten und der Europäischen Arzneimittelagentur sterben jährlich etwa 25.000 PatientInnen in der EU an Infektionen mit multiresistenten Bakterien. Weltweit ist antimikrobielle Resistenz für 700.000 Todesfälle pro Jahr verantwortlich.

Der Aufstieg der Superbazillen

In ihrem Bericht über antimikrobielle Resistenz Anfang dieses Jahres legte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) einen besonderen Schwerpunkt auf Antibiotikaresistenzen von sogenannten "Superbazillen" - Bakterien, die aufgrund ihrer Resistenz gegen mehrere unterschiedliche Antibiotika die größte Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen. Unter diesen Superbazillen befindet sich auch Klebsiella, ein Bakterium, das schwere und oft tödliche Infektionen des Blutkreislaufs und der Lunge verursachen kann. Klebsiella ist nicht nur gegen gängige Arten von Antibiotika resistent, sondern in großem Ausmaß auch gegen Carbapeneme - das "letzte" Mittel zur Behandlung schwerer nosokomialer Infektionen.

Behandlungsmöglichkeiten jenseits gängiger Antibiotika

WissenschafterInnen um Pavel Kovarik an den MFPL und Jose Bengoechea an der Queen's University Belfast entdeckten nun, wie Immunzellen am Infektionsort kommunizieren und sich zusammenschließen, um Klebsiella während Lungenentzündungen auszurotten. Die Studie legt nahe, dass zukünftige Therapien von schweren Klebsiella-Infektionen auf das Immunsystem des Wirts abzielen könnten, anstatt auf den Erreger selbst.

Natürliche Killerzellen halten Bakterienwachstum in Schach

Die ForscherInnen identifizierten den Mechanismus, wie natürliche Killerzellen - wichtige Zellen des angeborenen Immunsystems - das Wachstum von Klebsiella während einer Lungenentzündung zügeln. Klebsiella aktiviert kritische Regulatoren der Immunantwort, die Typ-I-Interferone (IFNs), die zwischen Makrophagen (Immunzellen, die Mikroben aufnehmen und "fressen") und natürlichen Killerzellen vermitteln. Typ I IFNs helfen demnach bei der Aktivierung von natürlichen Killerzellen, die wiederum Makrophagen erlauben, ihr antibakterielles Programm zu starten.

"Typ I IFNs werden vom Immunsystem verwendet, um Botschaften zwischen Immunzellen zu transportieren und so eine perfekte Abwehr zu orchestrieren. Natürliche Killerzellen sind die Dirigenten des Verteidigungsorchesters, während Makrophagen die Instrumente sind, die Bakterien töten", erklärt Masa Ivin, Erstautorin der Studie und Doktorandin im Kovarik-Labor an den MFPL.

Zukunftsaussichten

Die neu gewonnenen Resultate können zur Entwicklung von den so dringend benötigten neuen Therapien gegen multiresistente Keime beitragen, sind die ForscherInnen optimistisch: "Wenn Medikamente das Pathogen nicht mehr töten können, sollten wir dem Immunsystem dabei helfen, den Job zu übernehmen. In unserer aktuellen Studie identifizieren wir neue und machbare Wege, das Immunsystem im Kampf gegen Superbazillen zu unterstützen", so Pavel Kovarik.

Die Arbeit wurde vom Marie-Curie-Erstausbildungsnetzwerk INBIONET, einem Teil des Siebten Rahmenprogramms der EU, und vom Österreichischen Forschungsfonds FWF unterstützt.

Publikation in PLOS Pathogens

Masa Ivin, Amy Dumigan, Filipe N. de Vasconcelos, Florian Ebner, Martina Borroni, Anoop Kavirayani, Kornelia N. Przybyszewska, Rebecca J. Ingram, Stefan Lienenklaus, Ulrich Kalinke, Dagmar Stoiber, Jose A. Bengoechea und Pavel Kovarik: Natural killer cell-intrinsic type I IFN signaling controls Klebsiella pneumoniae growth during lung infection. PLOS Pathogens.

https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006696

Multiresistente Stämme von Klebsiella pneumoniae (in pink) machen eine Behandlung von Krankheiten wie Lungenentzündung und Blutvergiftung zunehmend unmöglich (Copyright: https://www.flickr.com/photos/niaid/13743456084, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/uk/).

Wissenschaftlicher Kontakt
Univ.-Prof. Mag. Dr. Pavel Kovarik
Max F. Perutz Laboratories
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Caterina Purini, MSc
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