Staphylococcus aureus Bakterien macht das Immunsystem gegen sich selbst

Staphylococcus aureus Bakterien macht das Immunsystem gegen sich selbst

Die Antibiotika Falle (2015) (April 2019).

Anonim

Etwa 20 Prozent aller Menschen sind persistent mit Staphylococcus aureus- Bakterien besiedelt, einer Hauptursache für Hautinfektionen und eine der Hauptursachen für Krankenhausinfektionen, einschließlich des antibiotikaresistenten Stammes MRSA.

Wissenschaftler der University of Chicago haben kürzlich einen der Schlüssel zu dem immensen Erfolg von S. aureus entdeckt - die Fähigkeit, einen primären menschlichen Immunabwehrmechanismus zu kapern und ihn zu nutzen, um weiße Blutkörperchen zu zerstören. Die Studie wurde am 15. November in Science veröffentlicht .

"Diese Bakterien haben sich mit Waffen ausgestattet, um nicht nur jede Immunabwehr vorwegzunehmen, sondern diese Immunabwehr auch gegen den Wirt zu richten", sagte Olaf Schneewind, MD, PhD, Professor und Vorsitzender der Abteilung für Mikrobiologie an der Universität von Chicago und leitender Autor des Papiers.

Eine der ersten Verteidigungslinien in der menschlichen Immunantwort sind Neutrophile, eine Art von weißen Blutkörperchen, die Eindringlinge in neutrophile extrazelluläre Fallen (NETs), eine netzartige Struktur aus DNA und Proteinen, einfangen. Gefangene Bakterien werden dann von amöbenähnlichen weißen Blutkörperchen, so genannten Makrophagen, zerstört. S. aureus- Infektionsstellen sind jedoch häufig durch das Fehlen von Makrophagen gekennzeichnet, was darauf hindeutet, dass sich die Bakterien irgendwie gegen das Immunsystem verteidigen.

Um zu zeigen, wie diese Bakterien die menschliche Immunantwort umgehen, untersuchten Schneewind und sein Team eine Reihe von S. aureus, die Mutationen besitzen, die Gene ausschalten, von denen angenommen wird, dass sie bei der Infektion eine Rolle spielen. Sie untersuchten, wie sich diese mutierten Bakterien im lebenden Gewebe verhielten, und identifizierten zwei Stämme, die den Makrophagenangriff nicht verhindern konnten. Wenn diese Mutationen - die Staphylokokken-Nuklease (nuc) bzw. die Adenosin-Synthase A (adsA) -Gene - umgekehrt wurden, waren die Infektionsorte wieder frei von Makrophagen.

Auf der Suche nach einem Wirkmechanismus züchteten die Forscher S. aureus in einer Laborschale neben Neutrophilen und Makrophagen. Die weißen Blutkörperchen waren in dieser Umgebung gesund und konnten Bakterien freisetzen. Aber die Zugabe einer Chemikalie zur Stimulation der NET-Bildung löste den Tod von Makrophagen aus. In der Erkenntnis, dass ein toxisches Produkt von S. aureus als Reaktion auf NETs erzeugt wurde, verwendete das Team Hochleistungsflüssigchromatographie und massenspektrometrische Techniken, um das Molekül zu isolieren.

Sie entdeckten, dass S. aureus NETs in 2'-Desoxyadenosin (dAdo) umwandelte, ein Molekül, das für Makrophagen toxisch ist. Dies machte NET effektiv zu einer Waffe gegen das Immunsystem.

"Früher oder später bekommt fast jeder Mensch eine Form von S. aureus- Infektion. Unsere Arbeit beschreibt zum ersten Mal den Mechanismus, den diese Bakterien verwenden, um Makrophagen von infizierten Stellen auszuschließen", sagte Schneewind. "Gekoppelt mit zuvor bekannten Mechanismen, die die adaptive Immunantwort unterdrücken, ist der Erfolg dieser Organismen fast garantiert."

S. aureus- Bakterien werden auf der Haut oder in den Atemwegen von kolonisierten Menschen gefunden und verursachen häufig Hautinfektionen in Form von Abszessen oder Furunkeln. Normalerweise nicht gefährlich, treten ernsthafte Probleme auf, wenn die Bakterien in den Blutkreislauf gelangen, wo sie Krankheiten wie Sepsis und Meningitis verursachen können. Antibiotika-resistente Stämme, wie Methicillin-resistente S. aureus (MRSA), sind schwierig zu behandeln und haben Gesundheitssysteme auf der ganzen Welt geplagt.

Schneewind und sein Team hoffen, ihre Erkenntnisse für Therapien gegen S. aureus- Infektionen nutzen zu können. Aber beide Gene und das dAdo-Molekül sind eng mit wichtigen menschlichen physiologischen Mechanismen verbunden, und Schneewind glaubt, dass es schwierig sein könnte, diese Bakterien zu bekämpfen, ohne die menschliche Funktion zu beeinträchtigen.

"In der Theorie könnten Sie Inhibitoren dieser bakteriellen Enzyme bauen oder sie entfernen", sagte Schneewind. "Aber das sind ungetestete Gewässer und das Streben nach einem solchen Ziel erfordert viel mehr Studien."