Immunantwort auf Bakterien: Wie sich friedliche Mitbewohner und Eindringlinge unterscheiden

Mikro­bio­lo­gen der Uni­ver­si­tät Tübin­gen haben einen Mecha­nis­mus ent­deckt, mit dem Sta­phy­lo­kok­ken die Alar­mie­rung des Immun­sys­tems dämp­fen.

In der Bak­te­ri­en­gat­tung der Sta­phy­lo­kok­ken gibt es Ver­tre­ter, wel­che die Haut und Schleim­haut des Men­schen zu wech­sel­sei­ti­gem Nut­zen als fried­li­che Mit­be­woh­ner besie­deln, aber auch sol­che, die fern des Men­schen zum Bei­spiel in Boden und Was­ser vor­kom­men. Beim Kon­takt mit Bak­te­ri­en ist die Akti­vie­rung des ange­bo­re­nen Immun­sys­tems der ers­te Schritt zur Abwehr einer bevor­ste­hen­den Infek­ti­on.

Wie nun das Immun­sys­tem zwi­schen poten­zi­el­len Krank­heits­er­re­gern und fried­li­chen Mit­be­woh­nern unter­schei­det, hat eine Grup­pe von For­schern unter der Lei­tung von Prof. Fried­rich Götz vom Inter­fa­kul­tä­ren Insti­tut für Mikro­bio­lo­gie und Infek­ti­ons­me­di­zin der Uni­ver­si­tät Tübin­gen unter­sucht. Als Unter­schei­dungs­merk­mal konn­ten sie die unter­schied­li­che Struk­tur von Lipo­pro­te­inen ding­fest machen, die in der Mem­bran von Bak­te­ri­en ver­an­kert sind. Kurz oder lang – die Län­ge der Fett­säu­re am Mole­kül der Lipo­pro­te­ine ent­schei­det über die Stär­ke der Immun­ant­wort. Die neu­en Stu­di­en­ergeb­nis­se wur­den in der Fach­zeit­schrift „Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons” ver­öf­fent­licht.

Die For­scher unter­such­ten als Bei­spiel für Sta­phy­lo­kok­ken, die in Wech­sel­wir­kung und zum bei­der­sei­ti­gen Nut­zen die mensch­li­che Haut besie­deln, soge­nann­te Kom­men­sa­len des Men­schen, die Art Sta­phy­lo­coc­cus aure­us. Als nicht kom­men­sa­le Art wähl­ten sie Sta­phy­lo­coc­cus car­no­sus aus; die­se Art wird häu­fig bei der Pro­duk­ti­on von Wurst und Fleisch­pro­duk­ten ein­ge­setzt. Das mensch­li­che Immun­sys­tem erkennt über einen bestimm­ten Rezep­tor die Lipo­pro­te­ine der Sta­phy­lo­kok­ken, die nur in Mikro­or­ga­nis­men vor­kom­men, nicht aber im mensch­li­chen Wirt. Auf die frem­den Ein­dring­lin­ge kann es ent­spre­chend reagie­ren. „Wir fan­den her­aus, dass die Ant­wort des Immun­sys­tems bei Sta­phy­lo­coc­cus aure­us viel nied­ri­ger aus­fiel als bei Sta­phy­lo­coc­cus car­no­sus“, berich­tet Götz.

Als haupt­säch­li­cher Grund lie­ßen sich Unter­schie­de in der Struk­tur des Lipi­d­an­teils der Lipo­pro­te­inen aus­ma­chen: Bei S. aure­us war das Pro­te­in durch die lang­ket­ti­ge Hep­ta­de­ca­noyl­fett­säu­re modi­fi­ziert, wäh­rend S. car­no­sus an ent­spre­chen­der Stel­le nur eine kur­ze Ace­tyl­grup­pe trug. „Der Struk­tur­un­ter­schied ist ver­gleichs­wei­se gering, hat­te jedoch einen enor­men Ein­fluss auf die Immun­ant­wort“, sagt der Mikro­bio­lo­ge. Die Lipo­pro­te­ine mit der lan­gen Ket­te von S. aure­us bewirk­ten eine deut­li­che Ver­rin­ge­rung der Immun­ant­wort, sowohl beim ange­bo­re­nen als auch beim erwor­be­nen Immun­sys­tem, wäh­rend die kurz­ket­ti­gen Lipo­pro­te­ine von S. car­no­sus eine fast zehn­fa­che Stei­ge­rung der Immun­ant­wort aus­lös­ten.

„Wir fan­den dadurch unse­re The­se bestä­tigt, dass krank­heits­er­re­gen­de, aber auch kom­men­sa­le Bak­te­ri­en in einem Wirts­or­ga­nis­mus nur über­le­ben kön­nen, wenn sie es schaf­fen, dem Immun­sys­tem zu ent­kom­men oder aus­zu­wei­chen“, sagt Götz. Ent­we­der müss­ten die Bak­te­ri­en das Immun­sys­tem ruhig­stel­len oder ihm ent­ge­gen­wir­ken. „Der Mecha­nis­mus, dem Immun­sys­tem über den Ein­bau lang­ket­ti­ger Fett­säu­ren in den Lipi­dan­ker der Lipo­pro­te­ine zu ent­ge­hen, wie wir es bei der kom­men­sa­len Art S. aure­us ent­deckt haben, war bis­her nicht bekannt.“

Neben den Kom­men­sa­len gibt es auch krank­heits­er­re­gen­de For­men von S. aure­us, die teil­wei­se lebens­ge­fähr­li­che Ent­zün­dun­gen ver­ur­sa­chen kön­nen. „Grund­sätz­lich bleibt daher das alte Rät­sel offen, war­um es kei­ne wirk­lich schüt­zen­de Immun­ant­wort gegen S. aure­us gibt, die eine Infek­ti­on ver­hin­dert“, sagt der Wis­sen­schaft­ler. Er will im nächs­ten Schritt unter­su­chen, wel­che Enzy­me und Gene in den Ein­bau der Fett­säu­ren an den Lipo­pro­te­inen von S. aure­us invol­viert sind.

Ori­gi­nal­pu­bli­ka­ti­on: Nguy­en MT et al. Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons, 8: 2246. 

Quelle
Eberhard Karls Universität Tübingen
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