Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Harnwegsinfektionen: Wie sich Bakterien bei uns einnisten

07.03.2016

Fast jede zweite Frau leidet mindestens einmal in ihrem Leben an einer Blasenentzündung. Und auch Männer trifft es gelegentlich. In achtzig Prozent der Fälle ist das Darmbakterium E. coli dafür verantwortlich. Es wandert über die Harnröhre zur Blase und löst dort schmerzhafte Entzündungen aus. In der Fachzeitschrift «Nature Communications» berichten Forscher der Universität Basel und der ETH Zürich, wie es dem Keim dank eines Proteins mit ausgeklügelter Schliesstechnik gelingt, sich an der Harnwegsoberfläche anzuheften und so sein Ausschwemmen mit dem Harn zu verhindern.

Viele Frauen wissen aus eigener Erfahrung wie schmerzhaft eine Blasenentzündung ist: Brennen beim Wasserlassen und ständiger Harndrang sind die typischen Symptome. Bei Blasenentzündungen, die oft wiederholt auftreten, ist der Hauptverursacher das Darmbakterium Escherichia coli. Es gelangt von aussen in den Harntrakt, heftet sich an und ruft Entzündungen hervor.


Der Infektionserreger E. coli (grau) hält sich mithilfe des Proteins FimH (gelb/rot), das sich an der Spitze langer Zellfortsätze befindet, an den Zelloberflächen des Harntraktes fest.

Maximilian Sauer, ETH Zürich

Die Forscher um Prof. Timm Maier vom Biozentrum und Prof. Beat Ernst vom Pharmazentrum der Universität Basel, sowie Prof. Rudolf Glockshuber vom Institut für Molekularbiologie und Biophysik der ETH Zürich haben nun herausgefunden, wie es den Bakterien gelingt, sich mit dem Protein FimH beim Urinausscheiden festzuhalten und dennoch die Harnröhre hinauf zu wandern.

Darmbakterium heftet sich mit Protein FimH an Zelloberflächen

Die Krankheitserreger besitzen lange fadenförmige Zellfortsätze an deren Ende das Protein FimH einen winzigen Haken bildet. Dieses Protein, welches sich an Zuckerstrukturen auf den Zelloberflächen des Harntraktes heftet, besitzt eine besondere Eigenschaft: Es bindet umso fester an die Zuckermoleküle, je stärker am Bakterium gezogen wird. Bei der Harnausscheidung entstehen durch den Flüssigkeitsstrom starke Zugkräfte, unter denen FimH das Bakterium so vor dem Ausschwemmen schützt.

«Durch die Kombination verschiedener biophysikalischer und biochemischer Methoden konnten wir das Bindungsverhaltens von FimH in bisher unerreichter Genauigkeit aufklären», so Glockshuber. In ihrer Studie zeigen die Wissenschaftler nun erstmals, wie mechanische Kräfte die Bindungsstärke von FimH regulieren.

«Das Protein FimH besteht aus zwei Teilen, wobei der zweite, nicht-zuckerbindende Teil steuert, wie fest der erste an die Zuckermoleküle bindet», erläutert Maier. «Wenn beide Teile nun durch den Harnfluss auseinandergezogen werden, schnappt die Zuckerbindungsstelle zu. Lassen die Zugkräfte jedoch nach, öffnet sich die Bindungstasche. Jetzt können sich die Bakterien lösen und die Harnröhre hinauf wandern.»

Arzneistoffe gegen FimH zur Bekämpfung von Harnwegsinfektionen

Harnwegsinfektionen sind der zweithäufigste Grund für die Verschreibung von Antibiotika. Doch in Zeiten von zunehmenden Resistenzen rückt die Suche nach alternativen Behandlungsstrategien immer mehr in den Fokus. Zur Vorbeugung und Bekämpfung von E. coli-Infektionen wären Arzneistoffe, die bereits das erste Anheften von Bakterien mittels FimH in den Harnwegen blockieren, eine geeignete Alternative, weil damit der Einsatz von Antibiotika oft überflüssig würde.

Damit eröffnet sich die Möglichkeit, den hohen Antibiotikaeinsatz zu senken und der Entstehung von Resistenzen vorzubeugen. Prof. Ernst vom Pharmazentrum der Universität Basel beschäftigt sich seit mehreren Jahren intensiv mit der Entwicklung von FimH-Antagonisten. Die Resultate zur Funktionsweise von FimH werden diese Anstrengungen unterstützen und entscheidend zur Identifizierung eines Wirkstoffes beitragen.

Originalbeitrag
Maximilian M. Sauer, Roman P. Jakob, Jonathan Eras, Sefer Baday, Deniz Eriş, Giulio Navarra, Simon Bernèche, Beat Ernst, Timm Maier, Rudi Glockshuber
Catch-bond mechanism of the bacterial adhesin FimH
Nature Communications (2016), doi: 10.1038/ncomms10738

Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Timm Maier, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 267 21 76, E-Mail: timm.maier@unibas.ch
Prof. Dr. Rudolf Glockshuber, ETH Zürich, Institut für Molekularbiologie und Biophysik, Tel. +41 44 633 68 19, E-Mail: rudi@mol.biol.ethz.ch
Dr. Katrin Bühler, Universität Basel, Kommunikation Biozentrum, Tel. +41 61 267 09 74, E-Mail: katrin.buehler@unibas.ch

Weitere Informationen:

https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Harnwegsinfektionen-Wie-sich-...

Katrin Bühler | Universität Basel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen
22.05.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
22.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics