Listerien-Nachschlüssel als Modell für bakterielle Infektionen

Stäbchenförmige Zellen des Bakteriums Listeria monocytogenes bei der Anheftung an eine menschliche Mastzelle.

Listerien leben nahezu überall – in Pfützen, im Boden, auf Pflanzen sowie in Tieren und Menschen. Hauptsache, es ist ausreichend totes organisches Material als Nahrungsquelle erreichbar. Es gibt verschiedene Arten von Listerien, als Krankheitserreger für Menschen ist jedoch nur Listeriamonocytogenes bekannt. Die stäbchenförmigen Bakterien sind sehr anpassungsfähig: Geht ihnen der Sauerstoff aus, stellen sie auf anaeroben „Betrieb“ um. Besonders wohl fühlen sie sich bei 30 bis 37 Grad Celsius, aber auch im Kühlschrank bei fünf bis sieben Grad Celsius vermehren sie sich durchaus. Und dort – im Kühlschrank – steckt auch die größte Infektionsgefahr für Menschen, denn meist wird Listeriose durch kontaminierte Lebensmittel verursacht. Listerien vermehren sich in abgepackten Fleisch-, Fisch- und Milchprodukten. Damit ist Listeriamonocytogenes ein typischer Lebensmittelkeim und zudem hochansteckend. 

Eine Listeriose verläuft bei gesunden Menschen in den meisten Fällen unbemerkt, es sei denn, die Lebensmittel sind hochgradig kontaminiert. Aber auch mit geringen Bakterien-Konzentrationen können Infektionen für Menschen mit geschwächtem Immunsystem, Schwangere sowie deren ungeborene Kinder und für Kleinkinder gefährlich werden. Listerien haben einen Trick entwickelt, mit dem sie Darmzellen so umprogrammieren, dass die Zellen die Bakterien aufnehmen, statt sie abzuwehren. Haben sie die Darmbarriere erst einmal überwunden, können sie sich über den Blutstrom und die Lymphe im gesamten Körper verbreiten. Sie befallen dann die Leber, durchbrechen die Plazenta-Schranke oder die Blut-Hirn-Schranke und können Hirnhautentzündungen auslösen. 

Am HZI erforschen Wissenschaftler die Mechanismen, mit denen Listerien sich Zutritt in die Darmzellen verschaffen. Die Bakterien verwenden Internaline als“Nachschlüssel“. Dabei handelt es sich um Proteine auf der Zelloberfläche, mit denen Listeria monocytogenes an die Darmzellrezeptoren E-Cadherin und C-met bindet. Das löst eine Kettenreaktion aus, an deren Ende der Eintritt der Erreger in die Darmzelle steht. Damit sind Listerien ein wichtiges Modell, um generell zu erforschen, wie Bakterien sich Zutritt zu unseren Zellen verschaffen – denn nur wenn Wissenschaftler diese Wege kennen, können sie nach Möglichkeiten suchen, diese zu versperren. 

Zellen von Listeria monocytogenes (Wildtyp)

Bei der Therapie einer Listeriose ist der erste Schritt und das größte Problem, die Krankheit überhaupt zu erkennen, da die Reaktionen der infizierten Organismen sehr unterschiedlich ausfallen und der Verdacht in der Regel zunächst nicht auf Listeriose fällt. Wird die Infektion früh genug erkannt, stehen verschiedene Antibiotika zur Verfügung, um dem kranken Körper zu helfen – die allerdings nur die frei beweglichen Erreger abtöten können und nicht die, die sich innerhalb der Wirtszellen befinden. Denn auch darin ist Listeria monocytogenes sehr findig: es besiedelt sogar die Fresszellen seines Wirtes, die eigentlich der Immunabwehr dienen. Für Risikogruppen ist daher Vorbeugung besonders wichtig: Hygienischer Umgang mit Lebensmitteln und Verzicht auf rohe Produkte ist der sicherste Weg, keine zu enge Bekanntschaft mit Listerien zu machen.

(Manfred Braun)

 

Podcast

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    Eigentlich leben wir mit Listerien in friedlicher Koexistenz, es sei denn, die Bakterien schleusen sich mit ihrem molekularen Dietrich durch unsere Darmwand in die Blutbahn ein. Dann können sie schwere Infektionen auslösen. Wie sie diese ansonsten so robuste Darm-Barriere durchbrechen, erforscht Tobias Reinl. Folgen Sie ihm in den Keller des HZI...

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  • Doppelt aktiviert besser
    Bakterien ist jedes Mittel recht, um einen Organismus zu infizieren. Sie dringen in Zellen ein, wandern durch den Körper, täuschen das Immunsystem oder missbrauchen Abläufe der Wirtszelle für ihre Zwecke. Jedes Bakterium hat dabei seine eigene Methode. Welche Mechanismen Listeria-Bakterien nutzen, haben jetzt Strukturbiologen des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig herausgefunden. Der Trick der Erreger: Sie binden mit zwei Invasionsproteinen an einen Rezeptor auf menschlichen Zellen und lassen sich in die Zelle einschleusen. Diese Eintrittskarte ist eigentlich für Faktoren reserviert, die das Zellwachstum und die Wundheilung steuern. Sehen Sie, wie Professor Dirk Heinz und seine Arbeitsgruppe den Bakterien auf die Spur gekommen sind…
    Länge 06:15
  • Paper of the Month Januar 2015
    Jeden Monat zeichnet das HZI Nachwuchswissenschaftler mit dem Preis „Paper of the Month" für eine herausragende Publikation aus. Diesmal ging der Preis an Catharina Arnold-Schrauf. Ihre Veröffentlichung „Dendritic Cells Coordinate Innate Immunity via MyD88 Signaling to Control Listeria monocytogenes Infection" erschien in „Cell Reports". Woran sie forscht, erklärt Sie in diesem Videopodcast.