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Cholera: Wie sich Erreger durch Vesikelbildung einen Vorteil schaffen

22.01.2020

Bakterien sind für eine Reihe von Infektionen bei Tieren und Menschen verantwortlich. Die Krankheitserreger produzieren gelegentlich an ihrer äußeren Membran Ausstülpungen, die sie abschnüren und abstoßen. Forscher der Uni Graz haben anhand des Cholera-Erregers eine Erklärung dafür gefunden: Sie dienen dem Erreger unter anderem als Entsorgungssystem und helfen ihm, sich an den Wirt anzupassen.

An den durch Cholera-Erregern verursachten Brechdurchfällen sterben in Ländern mit Mangel an sauberem Trinkwasser jährlich tausende Menschen. Das Bakterium Vibrio cholerae tummelt sich in Tümpeln und Brackwasser, vermehrt sich aber auch im menschlichen Körper ganz prächtig. Die sogenannten Außenmembranvesikel (Outer Membrane Vesicles, OMV) helfen ihm dabei, wie Stefan Schild vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Uni Graz gegenüber der APA erklärte. Die jüngsten Erkenntnisse der Grazer Forscher wurden in der Februar-Ausgabe des Fachjournals "Cell Host & Microbe" veröffentlicht uns sind seit kurzem bereits online verfügbar.

Die Grazer Forscher haben sich genauer angesehen, wie der Erreger mit dem Ortswechsel vom Wasser in den Wirtsorganismus zurecht kommt und dabei interessante Details zur Rolle der Vesikel zutage gefördert. "Der Erreger wechselt seine Oberfläche je nach Anforderung - alles was er gerade nicht brauchen kann, stoßt er ab", fasste Schild kurz zusammen.

Franz Zingl konnte in seiner aktuellen Studie zeigen, dass die Krankheitserreger beim Eintritt in den Wirt ganz massiv Außenmembranvesikel abstoßen. Damit "entsorgen" sie etwa den Eiweißstoff Porin OmpT, der es den Bakterien in der freien Umwelt erleichtert, Nährstoffe aufzunehmen. Im menschlichen Körper würde das Bakterium über das von Porin OmpT gebildete Schleusensystem jedoch Gallensalze und Peptide aufnehmen, die es abtöten. Über das Vesikel wird dieses Aufnahmesystem zum Vorteil des Erregers kurzerhand beseitigt. "Bisher war nicht bekannt, wie die Schleusen entfernt werden können", betonte Schild.

Weiters zeigte sich, dass in der Außenmembran eingelagerte Lipopolysaccharide (LPS), die gegen die Immunabwehr des Wirts zu schwach wären, ebenfalls über die Vesikel "aus dem Spiel genommen" und gegen effektivere, neu gebildete LPS ausgetauscht werden. "Die Vesikulierung, also die Abstoßung der OMV, verschafft den Erregern einen klaren Vorteil bei der Kolonisierung des Wirts", fasste Schild zusammen.

Abschnürungsprozess durch Eisenmangel ausgelöst

Die Forscher haben auch schon erkannt, wie der Abschnürungsprozess ausgelöst wird: "Der Prozess wird in Gang gesetzt, wenn die Bakterien Eisenmangel verspüren. Dieser tritt ein, wenn das Bakterium in den Wirt eingedrungen ist, denn eine Abwehrstrategie unseres Körper ist es, Eisen so zu binden, dass es schädlichen Eindringlingen nicht zur Verfügung steht", erklärte der Grazer Molekularbiologe. "Das Bakterium behilft sich daher mit der Anpassung seiner Oberfläche, später zerstören sie die roten Blutkörperchen des Wirts, um zum Eisen zu gelangen", führte der Forscher weiter aus.

Laut Schild gebe es auch Hinweise, dass der Kontakt zu Antibiotika oder Desinfektionsmitteln in niedrigen Dosen ebenfalls Stress unter den Krankheitserregern verursacht und den Abschnürungsprozess auslösen dürfte: "Rückstände von keimtötenden Medikamenten in Wasser oder Nahrung sind also problematisch, weil sie den Pathogenen einen Fitnessvorteil verschaffen können", gab der Molekularbiologe zu bedenken.

"Wir beginnen erst zu verstehen, welche Rolle die Außenmembranvesikel genau spielen", so Schild. Mit zunehmendem Wissen könne man Strategien gegen die Überlebensstrategien der Krankheitserreger entwickeln. Man habe bereits einen weiterführenden Projektantrag eingereicht.

Service: F. Zingl, F. Cakar, D. R. Leitner, S. Schild et al.: "Outer Membrane Vesiculation Facilitates Surface Exchange and In Vivo Adaptation of Vibrio cholerae", Cell Host & Microbe, DOI: 10.1016/j.chom.2019.12.002, https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(19)30631-6

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