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Neue Lebensform von Listerien entdeckt

23.07.2009
Forschende der ETH Zürich haben eine neue Lebensform von Listerien entdeckt.

Die Erreger von schweren Lebensmittelvergiftungen können sich ihrer Zellwand entledigen und eine so genannte L-Form annehmen. Erstaunlicherweise können die Bakterien in diesem Zustand nicht nur überleben, sondern sich sogar vermehren.


Listerien in der neu entdeckten L-Form sind kugelig und stark vergrössert.
ETH Zürich / Yves Briers

Vor rund 20 Jahren sind in Kanada viele Menschen an einer Epidemie gestorben, die durch Listerien verseuchte Milch ausgelöst wurde. Ärzte und Wissenschaftler standen vor einem grossen Rätsel. Sie konnten die Listerien (Listeria monocytogenes) zwar auf der Farm, von der die Milch stammte als auch in den Patienten nachweisen. In der fraglichen Milch konnten die Forschenden die Erreger der gefährlichen Lebensmittelvergiftungen jedoch nicht finden.

Wissenschaftler der ETH Zürich um Professor Martin Loessner gingen dem Mysterium auf den Grund und erforschten die Lebensformen von Listerien. In einer neuen Arbeit, die soeben in der renommierten Zeitschrift "Molecular Microbiology" publiziert wurde, bringen sie Erstaunliches zu Tage: Listerien können ihre Form anpassen, indem sie ihre Zellwand auf- oder abbauen.

Normalerweise sehen Listerien wie Stäbchen aus. Die Wissenschaftler der ETH Zürich haben nun entdeckt, dass sich aus diesen Stäbchen eine neue Form entwickeln kann, die kugelig und stark vergrössert ist. Zu dieser so genannten L-Form kommt es, wenn das Bakterium seine Zellwand verliert. Dies geschieht zum Beispiel, wenn es mit Antibiotika in Kontakt gekommen ist, die den Aufbau der Zellwand verhindern. In dieser L-Form sind die Bakterien nur noch von einer einzigen Membran umgeben und haben wahrscheinlich keine Möglichkeit mehr, eine Zellwand aufzubauen. Bis die Entwicklung zwischen der ursprünglichen Form und der L-Form abgeschlossen ist, befindet sich das Bakterium in einem Zwischenstadium, in dem es eine Zellwand wieder aufbauen kann.

Listige Listerien

Diese neuen Erkenntnissen könnten das Rätsel um die Listerien-Epidemie in Kanada lösen. Martin Loesser vermutet, dass sich die Listerien in der Milch im reversiblen Übergangsstadium zur L-Form befanden und deshalb nicht nachgewiesen werden konnten. Auch ein weiteres Phänomen könnte mit den verschiedenen Lebensformen der Listerien erklärt werden: Häufig fanden Pathologen in Hirnschnitten von Tieren, die an Listeriose gestorben sind, kleine Bläschen, die sie nicht richtig einordnen konnten. Loessner glaubt, dass es sich dabei um Listerien handelt, die sich in die L-Form entwickelt haben.

Listerien in der L-Form überlisten das Immunsystem. Makrophagen, also Fresszellen, nehmen die Kügelchen zwar auf, können sie aber nicht vernichten. Normale Listerien sind nach 30 Minuten getötet. Die L-Form überlebt tagelang in einem Makrophagen. Da die Makrophagen die L-Formen nicht als Krankheitserreger erkennen, können sie vom Immunsystem nicht abgewehrt werden.

Vermehrung trotz erschwerten Lebensbedingungen

L-Formen von Bakterien zu "züchten", ist nicht einfach. Sie müssen in einem speziellen Medium "gehalten" werden und bilden nur untypische Kolonien. Aus-plattieren auf ein Nährmedium ist daher nicht möglich. Dennoch sind die L-Form-Listerien fähig, sich zu vermehren. Allerdings dauerte die Vermehrung lange - bis zur Bildung einer sichtbaren Kolonie dauert es mindestens sechs Tage. Normale Listerienzellen teilen sich alle 30 Minuten; Kolonien sind nach 16-20 Stunden sichtbar. Gestaunt haben die Forscher über die Art und Weise, wie sich in Mutterzellen der L-Formen die Tochterzellen bilden. Erst entstehen in einer Zelle neue Vesikel (kleine Bläschen mit einzelner Zellmembran); sind diese gross genug, platzt die aufgeblähte Mutterzelle und gibt die Tochterzellen frei. Diese besitzen die volle genetische Ausstattung ihrer Mutterzelle. Wie das Genmaterial verteilt wird, ist jedoch noch unklar. Ihr Stoffwechsel setzt erst ein, wenn sie die Mutterzelle verlassen haben.

100 Jahre alte Annahme widerlegt

Seit über 100 Jahren wissen Forscher, dass Bakterien ihre Zellwand verlieren können und trotzdem weiterleben. Lange aber glaubten sie, dass es sich dabei um künstliche herbeigeführte Entwicklungen handelt und dass zellwandlose Bakterien nicht sehr lange lebensfähig bleiben. Diese Annahme konnten die Wissenschaftler der ETH Zürich mit der Erforschung der Listerien nun widerlegen. Listerien sind Erreger von schweren, mitunter tödlichen Lebensmittelvergiftungen. Sie dringen über die Epithelzellen des Darmes ein und verbreiten sich von Körperzelle zu Körperzelle. Die Listerien überwinden sowohl die Blut-Hirnschranke als auch die Plazentaschranke. Im Hirn angelangt verursachen sie schwere Hirnentzündungen, die tödlich verlaufen können. Listerien können auch Föten und Schwangere gefährden.

Auskünfte erteilt:
ETH Zürich
Dr. Markus Schuppler
Institut für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften
Telefon: +41 44 632 78 62
markus.schuppler@ilw.agrl.ethz.ch

Claudia Naegeli | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

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