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Vom harmlosen Hautbakterium zum gef├╝rchteten Infektionserreger

24.05.2021 Pressemitteilung

Internationales Forschungsteam unter Leitung der Universit├Ąt T├╝bingen entdeckt, dass ein zus├Ątzlicher Baustein in der Zellwand Staphylokokken gef├Ąhrliche Eigenschaften verleiht.

Das Bakterium Staphylococcus epidermidis kommt meist als harmlose Art auf der menschlichen Haut und in der Nase vor. Doch k├Ânnen einige St├Ąmme schwer behandelbare Infektionen von Kathetern, k├╝nstlichen Gelenken und Herzklappen oder in der Blutbahn hervorrufen. H├Ąufig sind sie zudem resistent gegen das besonders wirksame Antibiotikum Methicillin und z├Ąhlen zu den gef├╝rchteten Krankenhauskeimen. Wie aus den harmlosen Hautkeimen pl├Âtzlich gef├Ąhrliche Infektionserreger werden konnten, war bislang weitgehend unklar.


Ein internationales Forschungsteam hat nun entdeckt, was die friedlichen Mitbewohner unter den S. epidermidis-Bakterien von vielen der gef├Ąhrlichen Invasoren unterscheidet. Bei vielen der Letzteren identifizierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein neues Gencluster, das den Bakterien zu zus├Ątzlichen Strukturen der Zellwand verhilft. Damit k├Ânnen sich die Staphylokokken leichter an menschliche Wirtszellen in der Blutbahn anheften; sie werden dadurch zu Krankheitserregern. M├Âglicherweise kann ├╝ber diese Zellwandstrukturen auch die Methicillinresistenz verbreitet und beispielsweise von Staphylococcus epidermidis auf die noch gef├Ąhrlichere Schwesterart Staphylococcus aureus ├╝bertragen werden.

Die Studie wurde unter der Leitung von Forscherinnen und Forschern des Exzellenzclusters ÔÇ×Kontrolle von Mikroorganismen zur Bek├Ąmpfung von InfektionenÔÇť (CMFI) der Universit├Ąt T├╝bingen und des Deutschen Zentrums f├╝r Infektionsforschung (DZIF) in Zusammenarbeit mit Universit├Ąten in KopenhagenHamburgShanghai und Hannover und des Deutschen Zentrums f├╝r Lungenforschung (DZL) in Borstel durchgef├╝hrt und im Fachmagazin Nature Microbiology ver├Âffentlicht.

Die Struktur macht den Unterschied

Die Zellwand der Staphylokokken ÔÇô wie auch anderer grampositiver Bakterien ÔÇô besteht zu einem erheblichen Anteil aus Teichons├Ąuren. Sie ragen kettenartig nach au├čen und sind in artspezifischen Varianten mit unterschiedlicher chemischer Struktur bekannt. ÔÇ×Bei unseren Untersuchungen haben wir festgestellt, dass viele krankheitserregende St├Ąmme von S. epidermidis ein zus├Ątzliches Gencluster besitzen, das die Informationen zur Herstellung der eigentlich f├╝r S. aureus typischen Wandteichons├Ąuren enth├ĄltÔÇť, berichtet die Forscherin Dr. Xin Du vom Exzellenzcluster CMFI und vom DZIF. Experimente h├Ątten ergeben, dass S. epidermidis-Bakterien mit der arttypischen Wandteichons├Ąure allein wenig invasiv sind und Haut- und Schleimhautoberfl├Ąchen besiedeln. Komme die f├╝r S. aureus typische Wandteichons├Ąure hinzu, k├Ânnten sie dort weniger gut wachsen und dr├Ąngen stattdessen erfolgreicher in die Gewebe ihres menschlichen Wirts ein. ÔÇ×Irgendwann haben einige S. epidermidis-Klone die entsprechenden Gene von S. aureus ├╝bernommen und sind so zu bedrohlichen Krankheitserregern gewordenÔÇť, sagt Professor Andreas Peschel vom Exzellenzcluster CMFI und dem DZIF.

Seit langem ist bekannt, dass Bakterien Eigenschaften untereinander per Gentransfer ├╝bertragen k├Ânnen. Den Transfer ├╝bernehmen Bakteriophagen, das sind Viren, die Bakterien befallen. Dies geschieht meist innerhalb einer Art und setzt gleiche Oberfl├Ąchenstrukturen voraus, an die die Bakteriophagen binden m├╝ssen. ÔÇ×Zwischen S. epidermidis und S. aureus verhindern die unterschiedlichen Zellwandstrukturen normalerweise den Gentransfer. Doch bei den S. epidermidis-St├Ąmmen, die auch die Wandteichons├Ąuren von S. aureus herstellen k├Ânnen, ist so ein Genaustausch pl├Âtzlich m├ÂglichÔÇť, sagt Peschel. So lie├če sich erkl├Ąren, wie S. epidermidis eine Resistenz gegen Methicillin auf den noch bedrohlicheren ÔÇô dann Methicillin-resistenten ÔÇô S. aureus ├╝bertragen konnte. Das m├╝sse jedoch noch genauer untersucht werden. Die neuen Ergebnisse seien ein wichtiger Schritt, um bessere Therapien oder Impfungen gegen gef├Ąhrliche Krankheitserreger wie den seit rund 15 Jahren bekannten S. epidermidis ST 23 entwickeln zu k├Ânnen, der zur Gruppe der HA-MRSE geh├Ârt (healthcare-associated methicillin-resistant S. epidermidis).

 

Publikation:

Xin Du, Jesper Larsen, Min Li, Axel WalterChristoph Slavetinsky, Anna Both, Patricia M. Sanchez Carballo, Marc Stegger, Esther Lehmann, Yao Liu, Junlan Liu, Jessica Slavetinsky, Katarzyna A. Duda, Bernhard KrismerSimon Heilbronner, Christopher Weidenmaier, Christoph Mayer, Holger Rohde, Volker Winstel, Andreas PeschelStaphylococcus epidermidis clones express Staphylococcus aureus-type wall teichoic acid to shift from commensal to pathogen behavior. Nature Microbiologyhttps://doi.org/10.1038/s41564-021-00913-z.

Kontakt

Prof. Dr. Andreas Peschel

Universit├Ąt T├╝bingen
Exzellenzcluster ÔÇ×Kontrolle von Mikroorganismen zur Bek├Ąmpfung von InfektionenÔÇť (CMFI)
Interfakult├Ąres Institut f├╝r Mikrobiologie und Infektionsmedizin T├╝bingen (IMIT)

Tel: +49 7071 29-74636
E-Mail: andreas.peschel@uni-tuebingen.de

 

Pressekontakt

Leon Kokkoliadis
Medien- und ├ľffentlichkeitsarbeit

Tel: +49 7071 29-74707
E-Mail: leon.kokkoliadis@uni-tuebingen.de

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Andreas Peschel hat f├╝r Nature Portfolio Microbiology Community
einen Blogbeitrag in der Kategorie "Behind the Paper" verfasst.

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