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Die Rolle des Immunsystems bei einer Infektion des Verdauungstrakts mit Salmonella Typhimurium |
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Kathrin Endt |
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Das gramnegative Bakterium Salmonella Typhimurium ist ein verbreiteter Erreger von Infektionen, die durch Lebensmittel übertragen werden. Das Bakterium verursacht weltweit jährlich 1,3 Milliarden Erkrankungen und fordert mehr als eine Million Todesopfer. Durch die Besiedlung und das Eindringen in Gewebe des Magen-Darm-Trakts verursacht das Bakterium schwere Entzündungen. Dies führt zu komplexen Wechselwirkungen zwischen den pathogenen Bakterien, dem Darmepithel, der etablierten Darmflora und dem Immunsystem. Im Allgemeinen dauern die Symptome der akuten Infektion 3-5 Tage, dann gewinnt das Immunsystem die Oberhand und die pathogenen Keime werden beseitigt. Gegenwärtig ist noch kein Impfstoff zur Prävention dieser Krankheit verfügbar.
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Die Forschung der Gruppe um Wolf-Dietrich Hardt konzentriert sich auf die Entzündungsvorgänge im Verdauungstrakt nach einer Infektion mit Salmonella. Um diese Entzündung auszulösen, setzt S. Typhimurium eine Reihe von Virulenzfaktoren ein, welche die biologischen Vorgänge im Wirt beeinflussen. Das Bakterium bringt virulenzassoziierte Effektorproteine über molekulare Spritzen, sogenannte Typ-III-Sekretionssysteme (TTSS), direkt in die Wirtszellen ein. Diese Effektorproteine leiten die bakterielle Invasion in die Darmschleimhaut und steuern die Vermehrung in diesem Gewebe.
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Bei Menschen verursacht Salmonella Typhimurium eine selbst limitierende Darmentzündung (Enteritis), bei Mäusen zeigen sich dagegen keine Krankheitssymptome. Um die Immunantwort der Darmschleimhaut bei einer Salmonella-Infektion zu untersuchen, entwickelte die Gruppe von Wolf-Dietrich Hardt deshalb ein mit Streptomycin vorbehandeltes Mausmodell. Durch die Verabreichung des Antibiotikums Streptomycin wird die Kolonisationsresistenz der Mäuse überwunden und Salmonella gelingt es, den Verdauungstrakt zu besiedeln. So kann über eine orale Infektion mit S. Typhimurium bei diesen Mäusen eine schwere Darmentzündung ausgelöst werden. Damit lassen sich die bakteriellen Virulenzfaktoren und die Immunantwort des Wirts untersuchen, die zu den Symptomen der Krankheit beitragen.
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Die Forschung an diesem Mausmodell führte kürzlich zur Identifikation von S. Typhimurium-Mutanten, welche die verschiedenen Phasen der akuten Infektion beim Menschen wiederspiegeln: Kolonisation, akute Entzündung und Verschwinden der pathogenen Keime nach rund 5-tägiger Infektion. Mit Hilfe des genau beschriebenen Modells lassen sich die Mechanismen untersuchen, die für die Beseitigung der Krankheitskeime erforderlich sind. Es wird angenommen, dass die durch eine Infektion des Verdauungstrakts ausgelöste Immunantwort an diesem Prozess beteiligt ist: Bei der oralen Verabreichung von Salmonella Typhimurium an Mäuse dringen die Bakterien in die epitheliale Barriere des Verdauungstrakts und werden von spezialisierten Antigen-präsentierenden Zellen aufgenommen, welche die Vermehrung von Antikörper-produzierenden Zellen stimulieren. Auch die Entwicklung spezifischer weisser Blutkörperchen, so genannter zytotoxischer T-Zellen, könnte involviert sein.
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Zur Untersuchung der Mechanismen, die an der Beseitigung der Bakterien am Ende der Infektion beteiligt sind, verwenden wir Mäuse mit Defekten in der Entwicklung von Antikörper-produzierenden Zellen und Mäuse, denen spezifische, für die richtige Erkennung von Krankheitserregern erforderliche Elemente der angeborenen Immunabwehr fehlen. So können wir die Wirkungen der angeborenen und der adaptiven Immunabwehr zur Beseitigung der Erreger am Ende der Infektion bestimmen. Von der Aufklärung dieser Mechanismen versprechen wir uns wichtige Impulse für unsere Grundlagenforschung und für die Entwicklung neuer Präventions- oder Impfstrategien.
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Kathrin Endt ist Doktorandin am Institut für Mikrobiologie der ETH Zürich und Mitglied des PhD Programms Mikrobiologie und Immunologie.
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Autorin: Kathrin Endt |
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Salmonellen-Infektion |
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Informationsfilm zum molekularen Mechanismus der Salmonellen-Infektion (auf Englisch).
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Menschen in Afrika helfen |
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Martin Stupak arbeitet am Institut für Pflanzenwissenschaften an der ETH Zürich. Ihm ist es wichtig angewandte Forschung zu betreiben und er hofft, dass die Resultate seiner Forschungsarbeit irgendwann den Menschen in Afrika zu Gute kommen. Lesen Sie im Interview, woran er genau forscht und weshalb er dies in Zürich macht.
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Videoclips mit Erica Bogan |
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Erica Bogan ist in Costa Rica aufgewachsen und spricht deshalb fliessend Spanisch. Im Interview antwortet sie allerdings mühelos auf Deutsch und Englisch! Obwohl sie zurzeit täglich 10-12 Stunden im Labor verbringt, weiss sie nicht, ob sie in Zukunft in der Forschung bleiben möchte. Hören Sie selber was sich Erica für ihre Zukunft wünscht.
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