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Universität Graz Neuigkeiten Bakterien im Stress: Biowissenschaftler:innen der Universität Graz enträtseln, warum Antibiotika Entzündungen befeuern können

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Dienstag, 20.06.2023

Bakterien im Stress: Biowissenschaftler:innen der Universität Graz enträtseln, warum Antibiotika Entzündungen befeuern können

Dominik Fleischhacker, Stefan Schild und Erstautor Himadri Thapa im Institut für Molekulare Biowissenschaften. ©Uni Graz/Tzivanopoulos

Die Molekularbiologen Dominik Fleischhacker, Stefan Schild und Himadri Thapa haben fundamentale Erkenntnisse über bakterielle Krankheitserreger im menschlichen Darm gefunden. Foto: Uni Graz/Tzivanopoulos

Entzündungen der Darmschleimhaut sind ein häufiges Leiden, wobei die Ursachen nicht immer eindeutig geklärt werden können. Meist sind es bakterielle Infektionen, aber auch Antibiotika oder Krankheiten, die von anderen Erregern ausgelöst werden, könnten dafür verantwortlich sein. Das Team um Stefan Schild vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Universität Graz hat nun einen Puzzlestein zur Lösung des Rätsels gefunden und in der aktuellen Ausgabe des Magazins Microbiology Spectrum veröffentlicht.

Zahlreiche Bakterienarten schnüren Teile ihrer Außenmembran ab. Diese sogenannten Vesikel sind nicht-lebende Kopien der Krankheitserreger. Nährstoffmangel oder Angriffe auf die Mikroorganismen – etwa durch Antibiotika – verstärken die Vesikelproduktion, wie aktuelle Studien belegen. Stefan Schild und seine Arbeitsgruppen haben nun untersucht, wie der menschliche Körper auf diese Abschnürungen reagiert, mit einem überraschenden Ergebnis: „Anders als die Bakterien selbst werden die Vesikel rasch von den Zellen der Darmschleimhaut aufgenommen und dort vermutlich in ihre einzelnen Moleküle zerlegt“, beschreibt der Forscher. Dabei wird auch der in den Bakterien-Membranen enthaltene Giftstoff LPS freigesetzt und von den Darmzellen wahrgenommen.

In Kooperation mit Forscher:innen der Stuttgarter Universität Hohenheim konnten auch die beteiligten Signalwege identifiziert werden. „Letztlich löst das LPS häufig eine Entzündungsreaktion in unseren Körperzellen aus“, erklärt Schild. Bislang ging man in der Immunologie davon aus, dass vor allem Oberflächenrezeptoren das bakterielle Gift erkennen und darauf reagieren. „Dieses Dogma ist nun zumindest für die untersuchten Vesikel widerlegt. Ein neuer möglicher Ansatz, um Entzündungen zu verhindern, wäre es, die Aufnahme der Abschnürungen in die Darmschleimhaut zu unterbinden“, so der Biowissenschaftler.

Jedes Bakterium reagiert anders
Der entdeckte Mechanismus wirft eine ganze Reihe neuer Forschungsfragen auf. Zum einen verhalten sich die bakteriellen Vesikel unterschiedlich, zum anderen lösen dieselben Abschnürungen andere Reaktionen in den verschiedenen Zellen unseres Körpers aus. „Wir haben den ersten Stein eines 10.000-Teile-Puzzles gefunden“, meint Stefan Schild. Es gilt nun, die Wirkung von Vesikeln unterschiedlicher Bakterien auf Körperzellen im Detail zu entschlüsseln. Allerdings eröffnet schon die Erkenntnis, dass nicht nur die Bakterien, sondern auch ihre abgeschnürten Außenhäute eine wesentliche Rolle bei bestimmten Krankheiten spielen, neue Perspektiven. „Eventuell sind die Vesikel sogar als Biomarker nutzbar, um festzustellen, welches Mikrobiom im Darm vorhanden ist, und geben Aufschluss über den Gesundheitszustand“, hofft der Forscher.

Schilds Studien sind Teil des Leuchtturmprojekts „Secretome“ im Rahmen des Forschungsverbunds BioTechMed-Graz, einer Kooperation der Universität Graz mit TU und Med Uni Graz.

Publikation:
Stefan Schild, „Characterization of the inflammatory response evoked by bacterial membrane vesicles in intestinal cells reveals a RIPK2-dependent activation by enterotoxigenic Escherichia coli vesicles“, Microbiology Spectrum

Erstellt von Dagmar Eklaude

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