Freund oder Feind: Dem Geheimnis der Pneumokokken auf der Spur

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) bei der Anheftung und Invasion in humane Epithelzellen. Bildquelle: Prof. Manfred Rohde (Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig) | Prof. Sven Hammerschmidt (Greifswald)

Pneumokokken können symptomlos die oberen Atemwege bereits von Kleinkindern besiedeln und begleiten uns so bis ins hohe Lebensalter. Gefürchtet sind Pneumokokken aber vor allem als Verursacher schwerwiegender Ateminfektionen wie der ambulant erworbenen Lungenentzündung und invasiver Erkrankungen, wie der Sepsis und Hirnhautentzündung. Die Vorbeugung und Therapie bereitet auch nach über 100 Jahren intensiver Forschung und vorhandener Impfstoffe weiterhin große Probleme.

Pneumokokken (Streptococcus pneumoniae) sind Bakterien, die asymptomatisch die oberen Atemwege des Menschen besiedeln. Diese humanspezifischen bakteriellen Erreger haben aber andererseits auch ein hohes Potenzial, lokale Infektionen und schwerwiegende invasive Infektionen zu verursachen, die oftmals tödlich verlaufen.

Die bekanntesten von Pneumokokken verursachten lokalen Entzündungen sind die Mittelohrentzündung und die Nasennebenhöhlenentzündung. Gefürchtet sind die von Pneumokokken als die häufigsten Erreger der ambulant erworbenen Lungenentzündung (Pneumonie), der Sepsis und durch ihre Fähigkeit die Blut-Hirn-Schranke zu überqueren und eine bakterielle Hirnhautentzündung (Meningitis) auszulösen.

So sind sie auch heute noch, trotz Antibiotika und vorhandener Impfstoffe, verantwortlich für eine hohe Sterblichkeitsrate besonders bei Kleinkindern und Menschen über 65 Jahren mit weltweit bis zu 1,5 Millionen Toten pro Jahr.

Die Behandlung von Pneumokokken-Infektionen mit Antibiotika wird zunehmend durch die Antibiotikaresistenzen der Pneumokokken erschwert, die auf natürliche Art und Weise Fremd-DNA aufnehmen können und so eine hohe genomische Variabilität aufweisen.

Die Vorbeugung mit Pneumokokken-Impfstoffen gelingt nicht gegen alle der bisher bekannten 94 Unterarten, den sogenannten Serotypen, da vorhandene Konjugatimpfstoffe nur gegen maximal 13 verschiedene Typen einen Schutz vermitteln.

Das neue Fachbuch „Streptococcus pneumoniae – Molecular Mechanisms of Host-Pathogen Interactions“ widmet sich in den 22 Kapiteln der weltweiten Ausbreitung der verschiedenen Serotypen, der auftretenden Antibiotikaresistenzen und der Wirksamkeit der vorhandenen Impfstoffe. Neben der Analyse der Genome und deren Variation wird die Biology der Pneumokokken und die Biofilmbildung, die bei einer Mittelohrentzündung auftritt, genauer beleuchtet. Schwerpunkt in dem Buch bilden Kapitel über die vielfältigen Interaktionen der Pneumokokken mit dem Wirt und deren Fähigkeit dem Immunsystem zu entkommen.

Es wird deutlich, dass die Kolonisierung der menschlichen Atemwege die Voraussetzung für lokale und invasive Pneumokokken-Erkrankungen ist. Aber nicht nur der Serotyp oder die genetische Variante der Pneumokokken, sondern auch der immunologische Status des Menschen und das Vorhandensein anderer Krankheitserreger in der gleichen physiologischen Nische des Menschen bestimmen den Erfolg einer Besiedlung der Atemwege. Besonders entscheidend für eine erfolgreiche Kolonisierung und das Voranschreiten der Infektion sind bakterielle Virulenzfaktoren, die an der Aufnahme von Nährstoffen aus der Umwelt beteiligt sind und in direktem Kontakt mit den Wirtszellen stehen. Außerdem helfen sie, das Immunsystem des Menschen gezielt zu manipulieren.

Pneumokokken haben sich im Laufe der Co-Evolution mit dem Menschen ein umfangreiches Arsenal an Virulenzfaktoren angeeignet. Obwohl die Komplexität dieser Faktoren und die zugrunde liegenden molekularen Wirkmechanismen im Zusammenspiel mit dem menschlichen Wirt vielfach untersucht werden, zeigen die Buchkapitel die Komplexität dieser Zusammenspiele auf, die im Detail noch nicht verstanden sind. Dadurch wird auch die Entwicklung alternativer Wege zur Therapie und Vorbeugung von Pneumokokken-Infektionen zu einer Herausforderung für zukünftige Forschung.

Das neue Pneumokokken-Standardwerk wurde von den international renommierten Wissenschaftlern Prof. Jeremy S. Brown des University College London (UK), Prof. Sven Hammerschmidt der Universität Greifswald (Deutschland) und Prof. Carlos J. Orihuela an der University of Alabama at Birmingham (USA) im ELSEVIER Verlag herausgegeben. Jeremy S. Brown ist Professor am University College London, UK, und entschlüsselt die molekulare Pathogenese von Lungenentzündungen, die durch Pneumokokken hervorgerufen werden. Außerdem entwickelt und erforscht er die Wirksamkeit neuartiger Impfstoffe zur Prävention von durch Pneumokokken verursachten invasiven Erkrankungen. Prof. Carlos J. Orihuela arbeitet in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie an der University of Alabama at Birmingham, USA, und untersucht die Erreger-Wirt-Interaktion und den Einfluss altersbedingter Veränderungen der Lunge bei der Entstehung von invasiven Pneumokokken-Erkrankungen. Prof. Sven Hammerschmidt leitet den Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Genetik an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald und erforscht die molekularen Mechanismen der Interaktion von Pneumokokken mit dem menschlichen Organismus während der Kolonisierung und Infektion. Unter den Autoren finden sich neben den drei Herausgebern 62 weitere Experten aus den verschiedensten biologischen, chemischen und medizinischen Disziplinen, wodurch die interdisziplinäre Ausrichtung des Fachbuchs deutlich wird.

Weitere Informationen

„Streptococcus pneumoniae – Molecular Mechanisms of Host-Pathogen Interactions“
Edited by: Jeremy M. Brown, Sven Hammerschmidt and Carlos Orihuela, Elsevier B.V.
ISBN: 978-0-12-410530-0
http://www.sciencedirect.com/science/book/9780124105300

Graduiertenkolleg RTG 1870
http://rtg1870.uni-greifswald.de/

Foto:
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Streptococcus pneumoniae (Pneumokokken) bei der Anheftung und Invasion in humane Epithelzellen.
Bildquelle: Prof. Manfred Rohde (Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung,
Braunschweig) | Prof. Sven Hammerschmidt (Greifswald)
Es kann ein Foto zur Medieninformation abgerufen werden:
http://www.uni-greifswald.de/informieren/pressestelle/pressefotos/medienfotos-2016/medienfotos-januar-2016.html

Ansprechpartner an der Universität Greifswald

Prof. Dr. Sven Hammerschmidt
Abteilung Genetik der Mikroorganismen
Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
Friedrich-Ludwig-Jahn-Straße 15 A, 17489 Greifswald
Telefon 03834 86-4161
rtg1870@uni-greifswald.de

Dr. Sylvia Kohler
Wissenschaftliche Koordinatorin des Graduiertenkollegs 1870
Abteilung Genetik der Mikroorganismen
Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
Friedrich-Ludwig-Jahn-Straße 15 A, 17489 Greifswald
Telefon 03834 86-4224
rtg1870@uni-greifswald.de

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Jan Meßerschmidt idw - Informationsdienst Wissenschaft

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