Larven der Großen Wachsmotte helfen, Yersinia enterocolitica besser zu verstehen

Insekten besitzen ein bisher nicht ausgeschöpftes Potenzial zur Verwendung als Infektionsmodelle. Am Institut für molekulare Pathogenese (IMP) des Friedrich-Loeffler-Institutes in Jena setzte die Forschungsgruppe um Prof. Thilo M. Fuchs in einer Studie Larven der Großen Wachsmotte Galleria mellonella ein, um die Strategien des Magen-Darm-Erregers Yersinia enterocolitica besser zu begreifen. Mithilfe verschiedener Mutanten analysierten sie, wie die Infektion des Bakteriums auf molekularer Ebene abläuft.

Die Yersinien kolonisieren unter Einsatz eines insektiziden Toxins zunächst den Darm der Schmetterlingslarven und dringen innerhalb von etwa 18 Stunden durch das Epithel in die Hämolymphe vor, wo sie sich massiv vermehren. Dies zeigte der kombinierte Einsatz von Immunohistochemie und Fluoreszenzmikroskopie. Eine Transkriptomanalyse, für die die RNA von aus den Insekten isolierten Bakterien sequenziert wurde, ergab, dass die Yersinien während der Infektion ihren Stoffwechsel perfekt an die in der Larve angetroffenen Substrate anpassen.

Die Forschenden zeigen in ihrer Studie somit, dass Insekten nicht nur ein Reservoir für Krankheitserreger sein können, sondern dass die hunderte von Millionen Jahren währenden Interaktionen mit ihnen auch die Evolution der Erreger geformt hat.

In einem nächsten Schritt soll die Wachsmotte zur Modellierung von Mikrobiom-Pathogen-Wechselwirkungen eingesetzt werden.

Die Studie erschien in der Fachzeitschrift „PLOS Pathogens“.

Abbildung: Gewebeschnitt einer mit Yersinia enterocolitica infizierten Larve der Großen Wachsmotte Galleria mellonella. Yersinia enterocolitica Stamm W22703 ist ein humanes Bakterium, das Darmerkrankungen auslöst und erfolgreich Wirbellose infizieren kann. Nach oraler Verabreichung an Larven der Großen Wachsmotte kolonisiert Y. enterocolitica den Darm (rechts) und interagiert mit der Epithelzellschicht. Innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Infektion gelangt es in die Hämolymphe des Insekts (links), wo sich der Erreger aufgrund der leicht verfügbaren Substrate, die seinen umprogrammierten Stoffwechsel ankurbeln, massiv vermehrt. Die Bakterienzellen wurden mit einem fluoreszierenden Yersinia-Antikörper angefärbt. Sänger et al. 2022. (© FLI, Philipp-Albert Sänger, Marcus Pfau, Elisabeth Liebler-Tenorio)