Sie sind hier: Startseite / Newsroom / Jahresberichte / 2012 / Tuberkulose

Tuberkulose

Leuchtende Bakterien und sterbende Immunzellen

Der Tuberkuloseerreger (Mycobacterium tuberculosis) hat sich auf das Überleben innerhalb von Makrophagen spezialisiert. Die Bakterien nisten sich also in Abwehrzellen ein, deren eigentliche Aufgabe es ist, Krankheitserreger auszumerzen. Wie ihnen das gelingt, welche Mechanismen das intrazelluläre Überleben von Mykobakterien sichern und welche Faktoren Einfluss auf die Infektion haben, erforscht die Arbeitsgruppe Zelluläre Mikrobiologie unter Leitung von Professor Ulrich Schaible am Forschungszentrum Borstel.

„Wir untersuchen verschiedene Aspekte der Wirt-Pathogen-Wechselwirkung bei der Tuberkulose und anderen bakteriellen Infekten“, erklärt Ulrich Schaible, der den Programmbereich Infektionen am Forschungszentrum Borstel leitet. Wichtige Fragen in diesem Zusammenhang sind zum Beispiel: Welche lokalen Bedingungen in der Wirtszelle fördern bzw. hemmen das Wachstum der Bakterien? Welche Immunmediatoren sind für einen erfolgreichen Immunschutz notwendig? Und auf welchen Wegen werden die mykobakteriellen Antigene präsentiert? „Dabei arbeiten wir experimentell nicht nur auf molekularer und zellulärer Ebene, sondern untersuchen auch Infektionsverläufe im Tiermodell.“

Mikrobiom der Lunge

Ein Ansatzpunkt in der Forschung ist die bakterielle Besiedlung, das Mikrobiom, der Lunge. Denn die Lunge ist keineswegs keimfrei, wie lange Zeit angenommen wurde. Tatsächlich besiedeln diverse Bakterienspezies die Lunge genauso wie den Darm oder die Haut. Und diese Lungenflora ist individuell sehr unterschiedlich. Das gilt auch für Versuchstiere. „Im Vergleich zu Wildmäusen haben Labormäuse keine so starke bakterielle Besiedlung der Lunge“, berichtet Schaible.

Eine Forschungsarbeit analysiert, inwiefern das Mikrobiom die Lungenmorphologie beeinflusst. Schaible: „Dazu lassen wir keimfreie Mäuse Bakterien einatmen, die wir in den Lungen von anderen Mäusen gefunden haben.“ Interessant sei hierbei, ob diese Bakterien die Lungen besiedeln und was sie dort bewirken. Der Wissenschaftler nimmt an, dass das Lungenmikrobiom die Infektionsantwort oder auch eine allergische Reaktion beeinflusst.

Die intrazelluläre Nische von Mykobakterien und die Mikroökologie der Lunge bilden nach Auffassung von Schaible die Grundlage, um die Virulenz der Tuberkulose zu verstehen. „Uns interessieren daher viele Fragestellungen, die mit dem intrazellulären Überleben der Erreger zu tun haben.“ In der Regel erreichen die Tuberkuloseerreger über die Atemluft die Lunge und werden dort von Makrophagen aufgenommen. Dort werden sie aber nicht durch Phagozytose vernichtet, sondern sie überleben.

Tuberkuloseerreger nutzen Abwehrprozesse

Auch bestimmte Leukozyten, die neutrophilen Granulozyten, die bei Infektionen und Entzündung
vermehrt ins Gewebe einwandern, können dem Erreger nichts anhaben, wie Forschungen von Schaibles Arbeitsgruppe ergeben haben. Stattdessen schickten virulente Mykobakterien neutrophile Granulozyten schnell in den nekrotischen Zelltod. Dabei machten sie sich den Killermechanismus der Neutrophilen, Sauerstoffradikale, zunutze, um diese unschädlich zu machen. Dieser Prozess spiele eine große Rolle bei der Krankheitsentstehung und sollte bei der Therapie berücksichtigt werden. Schaible: „Da die Neutrophilen keinen Effekt bei der Bekämpfung der Mykobakterien haben und ihnen stattdessen noch ein Schutzschild geben, könnten sie ein therapeutisches Target sein.“ Neben der Gabe von Antibiotika könnte somit ein Therapieziel sein, die Aktivität der neutrophilen Granulozyten zu hemmen.

Ulrich Schaible
ist Direktor des Programmbereichs Infektionen und Leiter der Abteilung „Zelluläre Mikrobiologie“ am Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften. Nach Stationen am Max- Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin und an der „London School of Hygiene and Tropical Medicine“ wechselte er 2008 nach Borstel.

Ulrich Schaible

Einfluss von Koinfektionen

Ein anderes Thema in Schaibles Arbeitsgruppe, das von seiner Mitarbeiterin Bianca Schneider beforscht wird, ist der Einfluss von weiteren Infektionen auf die Tuberkulose. Denn eine Infektionskrankheit liege meist nicht allein vor. Die Wissenschaftlerin erforscht im Mausmodell die Koinfektion von Tuberkulose und Malaria. „Diese zwei Erkrankungen kommen in vielen Ländern der Welt überlappend vor, und sie beeinflussen sich erheblich“, sagt Schaible. Auch begleitende Infektionen zum Beispiel mit Viren oder Salmonellen, würden bisher kaum berücksichtigt. „Wenn wir im Modell schauen, haben wir immer nur eine Infektion. Die entzündliche Reaktion wird aber von vielen Faktoren beeinflusst. Dazu zählen Koinfektionen, opportunistische Erreger und das Mikrobiom.“

Leuchtsignale in der Lunge infizierter Tiere Technologisch interessant ist der Nachweis von Mykobakterien im lebenden Tier mittels Fluoreszenz. Schaible und sein Team arbeiten mit gentechnisch veränderten Tuberkuloseerregern, die bei Anregung mit Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge leuchten. Diese fluoreszierenden Bakterienstämme erleichtern den Keimnachweis im lebenden Tier oder in der herausgenommenen Lunge. Dort wo es stark leuchtet, reichern sich die Erreger an. Ein Rückgang der Fluoreszenz weist auf eine reduzierte Keimbelastung hin. Das System wird genutzt, um zu testen, ob neue antibiotische Substanzen oder Impfstoffe bei infizierten Tieren wirken. „Bereits nach einer Testphase von zwei Wochen, können wir feststellen, ob ein Medikament wirkt oder nicht. Früher musste man mindestens 4 Wochen warten, bis man die Mykobakterien auszählen konnte“, erklärt Schaible.

Artikelaktionen