Pathogene Bakterien, die Lungenkrankheiten verursachen, trampen auf roten Blutkörperchen

Mykobakterien sind eine Gruppe pathogener Bakterien, die beim Menschen Krankheiten wie Lepra und Tuberkulose verursachen. Nun stellt eine neue Studie von Wissenschaftlern der Universität Hiroshima fest, dass Mykobakterien mit roten Blutkörperchen an Lungeninfektionsstellen assoziiert sind, eine Wechselwirkung, die seit der Entdeckung des Erregers der Tuberkulose 140 Jahre lang der wissenschaftlichen Aufmerksamkeit entgangen ist.

Die neue Studie, veröffentlicht am 16. März in Mikrobiologisches Spektrumbeleuchtete die Wechselwirkung von Mykobakterien mit roten Blutkörperchen und ihre Rolle bei Lungenerkrankungen.

Entdeckung von Mykobakterien

1882 isolierte der deutsche Arzt Robert Koch den Krankheitserreger, der Tuberkulose (TB) verursacht – ein Bakterium, das später Mycobacterium tuberculosis genannt wurde. Seine Arbeit bestätigte den früheren Beweis des französischen Arztes Jean-Antoine Villemin, dass Tuberkulose übertragbar ist. Während die Verwendung von Streptomycin zur Behandlung von TB weitere 65 Jahre warten würde, ebnete Kochs Entdeckung des bakteriellen Übeltäters den Weg für seine Behandlung.

M. tuberculosis und andere Mykobakterien, die an Lungenerkrankungen beteiligt sind, leben heute bekanntermaßen in Makrophagen – weißen Blutkörperchen, die Krankheitserreger verschlingen und abtöten. Mykobakterien tauchen im Blut und im Auswurf kranker Patienten auf. „Pathogene Mykobakterien, wie Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium subsp. hominissuis (MAH) und Mycobacterium intracellulare, verursachen Lungeninfektionen als intrazelluläre Parasiten von Makrophagen“, sagt die Hauptautorin der Studie und außerordentliche Professorin Yukiko Nishiuchi. Die Mykobakterien wachsen in Makrophagen.

Obwohl rote Blutkörperchen auch im Sputum von Tuberkulosepatienten gefunden wurden, wurden sie nicht speziell auf das Fortschreiten der Krankheit untersucht.

Untersuchung der Rolle der roten Blutkörperchen

Die Forscher erhielten Lungengewebeproben von fünf Mäusen, die mit zwei Arten von Mykobakterien infiziert waren – M. avium und M. intracellulare – sowie von einem menschlichen Patienten mit einer MAH-Infektion. Die mikroskopische Untersuchung ergab, dass rote Blutkörperchen zusammen mit Mykobakterien sowohl in den Kapillargefäßen als auch in Granulomen (Klumpen von Immunzellen) von Mäusen und menschlichem Lungengewebe lokalisiert waren.

Um die Beziehung der Mykobakterien zu menschlichen roten Blutkörperchen zu beurteilen, überwachten die Forscher ihr Wachstum mit und ohne die Blutkörperchen. Sie fanden heraus, dass MAH in Gegenwart von roten Blutkörperchen stärker wuchs und sich mit einer von der Blutkörperchenkonzentration abhängigen Rate vermehrte. Ihr exponentielles Wachstum war sogar schneller als das Wachstum von MAH in Makrophagen. „Diese Ergebnisse zeigen, dass die Erythrozyten das kräftige Wachstum von MAH förderten“, sagt Nishiuchi.

Darüber hinaus ergab die Studie, dass Makrophagen, die typischerweise als parasitäre Wirte von Mykobakterien anvisiert werden, bevorzugt rote Blutkörperchen mit daran gebundenem MAH verschlingen. Die Bindung des Inhabers der Genehmigung für das Inverkehrbringen an rote Blutkörperchen könnte die Freisetzung von Energie in Form von ATP verursacht haben, das dann Makrophagen stimuliert hat, die infizierten Zellen zu verschlingen.

Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Die Ergebnisse zeigten, dass sich pathogene Mykobakterien an menschliche rote Blutkörperchen anheften und dann aus der Beziehung Kapital schlagen, um sich zu vermehren. Mykobakterien waren zuvor außerhalb von Makrophagen an Infektionsstellen gefunden worden; Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das Vorhandensein dieser extrazellulären Mykobakterien ein Ergebnis der Beziehung zu roten Blutkörperchen sein könnte.

Während rote Blutkörperchen am besten für ihre Rolle beim Sauerstofftransport zwischen Lunge und Gewebe bekannt sind, spielen sie auch zwei Rollen bei mykobakteriellen Infektionen. Sie spielen eine Abwehrfunktion gegen Infektionen, indem sie Krankheitserreger einfangen und auf Makrophagen in Leber und Milz übertragen, um sie zu eliminieren. Diese Studie zeigt, dass rote Blutkörperchen auch als Wirtszellen für Mykobakterien ins Visier genommen werden können.

Wie diese Rollen spielen, kann den Ausgang einer Infektion bestimmen. Wenn die Abwehrfunktion der roten Blutkörperchen gut läuft, ist die Tuberkulose oder eine andere mykobakterielle Erkrankung unter Kontrolle. Aber rote Blutkörperchen, die von einem Angriff von Mykobakterien überwältigt werden, können helfen, sie im ganzen Körper zu verbreiten.

Nächste Schritte

Die Autoren der Studie hoffen, den Adhäsionsfaktor auf den Mykobakterien zu identifizieren, der es ihnen ermöglicht, an roten Blutkörperchen zu haften. Der Haftmechanismus könnte Hinweise darauf enthalten, wie die Mykobakterien, die normalerweise in Makrophagen parasitieren, auch außerhalb von Zellen wachsen können. Nishiuchi sagt: „Unsere Forschung wird den herkömmlichen gesunden Menschenverstand verändern, dass ‚Mykobakterien intrazellulär wachsen‘“. Ihr Ziel ist es, zur Entwicklung neuer Therapien beizutragen, indem sie besser verstehen, wie pathogene Mykobakterien das Abwehrsystem des Wirts navigieren, um sich auszubreiten.