Harnwegsinfektionen sind sehr häufig und potenziell sehr gefährlich. Mehr als die Hälfte aller australischen Frauen erleidet im Laufe ihres Lebens eine Harnwegsinfektion, und fast jede dritte Frau erkrankt vor dem 24. Lebensjahr an einer Infektion, die eine Behandlung mit Antibiotika erfordert.
Rund 80 Prozent der HWI werden durch uropathogene E. coli (UPEC) verursacht, die zunehmend resistent gegen Antibiotika sind. E. coli-bedingter Tod aufgrund von Antibiotikaresistenz ist weltweit die Hauptursache für bakterielle Todesfälle.
Um die Entdeckung neuer Behandlungsmöglichkeiten zu unterstützen, verwenden Forscher der University of Technology Sydney (UTS) modernste Mikroskopie, um festzustellen, wie sich diese Bakterien ausbreiten und vermehren.
Dr. Bill Söderström und außerordentlicher Professor Iain Duggin vom Australischen Institut für Mikrobiologie und Infektion an der UTS sagten, ihre neueste Forschung habe das Gestaltwandlungsverhalten von UPEC untersucht. Während eines UTI-Infektionszyklus bilden die Bakterien Spaghetti-ähnliche Filamente, die das Hundertfache ihrer normalen Länge aufweisen, bevor sie in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.
Die Studie, veröffentlicht in Naturkommunikationverwendeten ein Infektionsmodell menschlicher Blasenzellen, um die Filamente zu erzeugen, und betrachteten ihre Umkehrung zurück zur Stäbchenform.
„Obwohl wir nicht vollständig verstehen, warum sie diese extreme Umgestaltung des Lebensstils durchführen, wissen wir, dass sie zu ihrer ursprünglichen Größe zurückkehren müssen, bevor sie neue Blasenzellen reinfizieren können“, sagte Dr. Söderström.
„Wir haben fortschrittliche Mikroskopie verwendet, um zwei wichtige Zellteilungsproteine und ihre Lokalisierungsdynamik während der Umkehrung zu verfolgen. Wir haben festgestellt, dass die normalen Regeln für die Regulierung der Zellteilung in Bakterien nicht vollständig in Filamenten gelten“, sagte Dr. Söderström.
„Indem wir erste Hinweise darauf geben, wie die Umkehrung der Filamentation während einer Infektion reguliert wird, legen wir möglicherweise den Grundstein für die Identifizierung neuer Wege zur Bekämpfung von HWI.“
Associate Professor Duggin sagte, dass die von den Bakterien gebildeten langen Filamente die infizierten menschlichen Zellen durch einen bisher unbekannten Mechanismus namens infektionsbedingte Filamentation (IRF) aufzubrechen schienen.
„Der verheerende Ausbruch dieser Bakterien aus den Zellen der Blase, in die sie eindringen, trägt wahrscheinlich zu den umfangreichen Schäden und Schmerzen bei, die während einer Harnwegsinfektion auftreten“, sagte außerordentlicher Professor Duggin.
„Unser Ziel ist es, herauszufinden, warum und wie die Bakterien diese bemerkenswerte Leistung vollbringen, in der Hoffnung, alternative Behandlungen oder Vorbeugungen zu ermöglichen.“
Bill Söderström et al, Aufbaudynamik von FtsZ und DamX während der infektionsbedingten Filamentation und Teilung in uropathogenen E. coli, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31378-1