Einführung
Die komplexe Beziehung zwischen bakteriellen Infektionen, insbesondere mit Yersinien, und chronisch-entzündlichen Erkrankungen wie Multipler Sklerose (MS) ist ein zunehmend wichtiges Forschungsgebiet. Dieser Artikel beleuchtet die neuesten Erkenntnisse über die Mechanismen, wie Bakterien wie Yersinien das Immunsystem beeinflussen und wie diese Prozesse möglicherweise zur Entwicklung von Autoimmunerkrankungen wie MS beitragen könnten.
Wie Bakterien den Magen passieren: Der Schutzmechanismus von EPEC und Yersinia
Enteropathogene Escherichia coli (EPEC) und Bakterien der Gattung Yersinia sind bedeutende Auslöser von schweren Durchfallerkrankungen, die besonders in Entwicklungsländern viele Kleinkinder betreffen und sogar zum Tod führen können. Diese Bakterien werden häufig über den Mund aufgenommen, wobei der Magen mit seiner Säure eigentlich eine Barriere gegen die Infektion darstellen sollte.
Forschungen an der Universität Tübingen haben gezeigt, wie diese Bakterien die Magenpassage überleben. Die Studie, veröffentlicht in Molecular Microbiology, beschreibt, dass EPEC- und Yersinia-Bakterien die Zellen des Dünndarms befallen, die für die Nahrungsaufnahme zuständig sind. Dabei nutzen sie Adhäsine, um sich an die Darmepithelzellen anzuheften und eine Transportverbindung herzustellen.
Ein wichtiges Adhäsin ist das Protein Intimin. Vor der Infektion befindet sich Intimin in der äußeren Hülle der Bakterien, die aus einer inneren und äußeren Membran sowie der Zellwand besteht. Die Forscher fanden heraus, dass Intimin eine Proteindomäne besitzt, die es unter sauren Bedingungen an das Peptidoglykan der Zellwand bindet. Diese Bindung stabilisiert die Zellhülle und schützt die Bakterien vor der aggressiven Säure und mechanischen Belastungen im Magen, sodass sie diesen unbeschadet passieren können.
Yersinien und ihre Tricks: Wie sie das Immunsystem austricksen
Yersinien lösen jährlich Tausende von Magen-Darm-Infektionen in Deutschland aus. Obwohl das Immunsystem die Bakterien meist beseitigt, kann es bei einigen Betroffenen zu chronischen Infektionen kommen, die langfristig Autoimmunerkrankungen fördern können.
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Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben entdeckt, dass Yersinien die Produktion des Giftstoffes CNFY drosseln, um sich vor dem Immunsystem zu verstecken. CNFY wird während der akuten Infektion produziert, um die Entzündung des Gewebes anzuheizen. Durch die Reduktion von CNFY geht die Entzündung zurück, und die Bakterien entziehen sich der Aufmerksamkeit des Immunsystems.
Der bekannteste Vertreter der Yersinien ist der Erreger der Pest, Yersinia pestis, der durch Flohbisse übertragen wird. Andere Arten wie Yersinia enterocolitica und Yersinia pseudotuberculosis gelangen meist über verunreinigte Nahrungsmittel in den Körper und können schwere Durchfallerkrankungen oder Erbrechen auslösen.
In der akuten Infektionsphase geben Yersinien CNFY in die Zellen des Wirtes ab, wo es die Zellteilung blockiert und die Zellen vergrößert, was sie für die Bakterien leichter angreifbar macht. Laut Prof. Petra Dersch beschleunigen Yersinien mithilfe von CNFY die Ausbreitung der Infektion und die Entzündung im Gewebe, bis die infizierten Zellen absterben.
In chronischen Verläufen ist die Produktion von CNFY herunterreguliert, wodurch das Immunsystem die Bakterien weniger beachtet. Zudem bilden die persistierenden Bakterien keine auffälligen Mikrokolonien, sondern kommen einzeln vor, was ihre Entdeckung zusätzlich erschwert.
Yersinien und die Veränderung der Darmflora
In Zusammenarbeit mit Dr. Till Strowig haben die Wissenschaftler des HZI nachgewiesen, dass Yersinien die mikrobielle Gemeinschaft im Darm verändern. Dies ist besonders relevant, da ein Ungleichgewicht der Darmflora (Dysbiose) mit verschiedenen Autoimmunerkrankungen in Verbindung gebracht wird.
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Der Zusammenhang zwischen Yersinien-Infektionen und Autoimmunerkrankungen
Ein Zusammenhang zwischen Yersinien-Infektionen und entzündlichen Autoimmunerkrankungen wie reaktiver Arthritis ist seit langem bekannt. Die Transkriptomanalysen von Petra Dersch zeigen, dass das Immunsystem der chronisch infizierten Mäuse dauerhaft leicht aktiv ist. Dies könnte zur Bildung von Antikörpern gegen körpereigenes Gewebe führen, da die Oberflächenstrukturen der Zellen denen der Bakterien ähneln.
Multiple Sklerose (MS) und mögliche Verbindungen zu bakteriellen Infektionen
Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung, die das zentrale Nervensystem betrifft. Obwohl die genauen Ursachen von MS noch nicht vollständig verstanden sind, spielen genetische Prädisposition und Umweltfaktoren eine wichtige Rolle. Zu den Umweltfaktoren, die als mögliche Auslöser oder Verstärker von MS diskutiert werden, gehören Virusinfektionen (z.B. Epstein-Barr-Virus) und bakterielle Infektionen.
HLA-Merkmale und Autoimmunerkrankungen
Bei mehr als 40 Erkrankungen besteht eine Assoziation mit bestimmten HLA-Merkmalen, die auf eine Krankheitsprädisposition hinweisen können. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um Autoimmunerkrankungen wie systemischer Lupus erythematodes (SLE), ankylosierende Spondylitis (M. Bechterew), multiple Sklerose (MS), insulinabhängiger Diabetes mellitus (IDDM) oder rheumatoide Arthritis. Anhand von Zwillingsstudien konnte gezeigt werden, dass bei der Ausprägung dieser Erkrankungen neben genetischer Prädisposition den Umweltfaktoren (Trigger) eine wichtige Rolle zukommt, so dass in belasteten Familien die Erkrankungen eher sporadisch auftreten.
So ist beispielsweise das Auftreten einer reaktiven Arthritis (Reiter-Syndrom) nach einer Darminfektion mit gram-negativen Erregern (Shigellen, Salmonellen, Yersinien) in fast allen Fällen mit dem HLA-B27-Antigen assoziiert, jedoch erkranken nicht alle HLA-B27-Träger am Reiter-Syndrom. Somit ist der positiv prädiktive Wert für diese Assoziation gering, aber der negativ prädiktive Wert in der Regel hoch. Angegeben wird immer das sog. Relative Risiko, welches angibt, um wievielmal häufiger eine Erkrankung bei Merkmalsträgern gegenüber Nicht-Trägern auftritt.
Molekulare Mimikry
Ein möglicher Mechanismus, der bakterielle Infektionen mit Autoimmunerkrankungen in Verbindung bringt, ist die molekulare Mimikry. Dabei ähneln bestimmte Strukturen von Bakterien körpereigenen Strukturen, was dazu führen kann, dass das Immunsystem fälschlicherweise körpereigenes Gewebe angreift.
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Geschlechtsspezifische Unterschiede im Immunsystem
Geschlechtsspezifische Unterschiede im Immunsystem könnten ebenfalls eine Rolle spielen. Frauen sind häufiger von Autoimmunerkrankungen betroffen als Männer. Dies könnte mit hormonellen Einflüssen und genetischen Faktoren zusammenhängen. Studien haben gezeigt, dass es geschlechtsspezifische Unterschiede in der Genexpression und der Immunzellfunktion gibt.
Umweltfaktoren und genetische Prädisposition
Zwillingsstudien haben gezeigt, dass sowohl genetische als auch Umweltfaktoren eine Rolle bei der Entwicklung von Autoimmunerkrankungen spielen. Während die genetische Prädisposition das Risiko für eine Erkrankung erhöhen kann, sind Umweltfaktoren wie Infektionen, Ernährung und Stress entscheidend für den Ausbruch der Krankheit.
Die Rolle der Darmflora
Die Darmflora spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation des Immunsystems. Ein Ungleichgewicht der Darmflora (Dysbiose) kann zu chronischen Entzündungen und Autoimmunreaktionen führen. Studien haben gezeigt, dass Patienten mit MS eine veränderte Darmflora aufweisen.
Aktuelle Forschung und zukünftige Perspektiven
Die Forschung über den Zusammenhang zwischen bakteriellen Infektionen und Autoimmunerkrankungen wie MS ist noch lange nicht abgeschlossen. Zukünftige Studien sollten sich auf die Identifizierung spezifischer bakterieller Erreger und Mechanismen konzentrieren, die zur Entwicklung von Autoimmunerkrankungen beitragen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Rolle der Darmflora und die Interaktion zwischen Genen und Umweltfaktoren besser zu verstehen.