Immunsystem: Chlorbleiche ist die Hauptzutat im Giftcocktail gegen Bakterien

Das erfolgreiche Bochumer Team: Kaibo Xie, Lars Leichert, Konstanze Winklhofer und Verian Bader (von links). © RUB, Marquard

Das führt innerhalb von Sekunden zur Oxidation der Proteine in der Bakterienzelle und somit zum Tod des Bakteriums. Die Forscher berichten im Journal E-Life vom 6. März 2018.

Weiße Blutkörperchen fressen Bakterien

Wenn Bakterien in die Blutbahn eindringen, sind neutrophile Granulozyten, die häufigsten weißen Blutkörperchen, die erste Verteidigungslinie. Sie fressen die Eindringlinge buchstäblich auf, ein Prozess, der Phagozytose genannt wird.

Dabei verschlucken sie das Bakterium und überschütten es mit einem Giftcocktail sogenannter reaktiver Sauerstoffspezies. Dazu gehören unter anderem Wasserstoffperoxid, das auch in vielen antiseptischen Mitteln enthalten ist, und Chlorbleiche. Diese Stoffe zerstören die Moleküle des Bakteriums durch Oxidation, einem chemischen Verbrennungsprozess.

Die Details dieser Abwehrreaktion waren bislang allerdings nicht bekannt: Wie und wann werden Bakterien mit dem Giftcocktail überschüttet? Passiert das nur innerhalb der Immunzellen? Wie lange dauert der Prozess? Welche Enzyme der Immunzellen sind daran beteiligt?

„Wenn wir diese Fragen beantworten können, können wir verstehen, wie es manchen Bakterien gelingt, unser Immunsystem zu überlisten und warum bestimmte genetische Defekte das Immunsystem beeinträchtigen“, erläutert Lars Leichert.

Neue Leuchtproteine

Um detaillierte Einblicke zu gewinnen, nutzte das Team fluoreszierende Proteine, die erst kürzlich entwickelt wurden. Sie enthalten ein Aminosäurepaar, das besonders empfindlich für chemische Verbrennungen ist. Beleuchtet man diese so genannten roGFPs mit blauem Licht, leuchten sie grün. Wird das Aminosäurepaar oxidiert, so leuchten sie auch unter violettem Licht grün.

Für ihre Experimente nutzte die Gruppe Escherichia coli-Bakterien, die künstliche Gene mit dem Bauplan für roGFPs enthielten. Diese Bakterien brachten sie mit Immunzellen zusammen, die die Bakterien wie erwartet auffraßen. Unter einem Superauflösungsmikroskop, das als Großgerät vom Land Nordrhein-Westfalen und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wurde, konnten die Forscher die roGFPs in den Bakterien unter blauem Licht grün leuchten sehen. Waren sie einmal aufgefressen, wurden die roGFPs binnen Sekunden oxidiert und leuchteten auch unter violettem Licht grün.

Immunzellen nutzen Bleichmittel

„Aus der Geschwindigkeit und der Spezifität, mit der die roGFPs oxidiert wurden, konnten wir schließen, dass Chlorbleiche die Hauptrolle dabei spielt. Immunzellen nutzen also Bleichmittel um Bakterien zu töten“, folgert Leichert.

Um herauszufinden, welche Enzyme die Immunzellen brauchen, um einen erfolgreichen Giftcocktail anzumischen, experimentierten die Forscher mit Zellen, denen bestimmte Enzyme fehlten. Es zeigte sich, dass Zellen, denen ein aktives NOX2-Enzym fehlte, nicht in der Lage waren, Bakterien durch Oxidation zu vernichten. Dieses Enzym fehlt auch bei Patienten mit einer bestimmten Erbkrankheit. Die Oxidation funktionierte auch wesentlich schlechter bei Immunzellen, in denen das Enzym Myeloperoxidase, das notwendig ist, um Chlorbleiche zu erzeugen, blockiert wurde.

Förderung

Die Arbeiten wurden gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Lars I. Leichert, LE2905/1-2; MCTI, Andreas J. Meyer, ME1567/9-2, Konstanze F. Winklhofer, INST 213/840-1 FUGG) und dem Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Adriana Degrossoli, PDE 248836/2013-7)

Originalveröffentlichung

Adriana Degrossoli, Alexandra Müller, Kaibo Xie, Jannis Schneider, Verian Bader, Konstanze Winklhofer, Andreas Meyer, Lars Leichert: Neutrophil-generated HOCl leads to non-specific thiol oxidation in phagocytized bacteria, in: eLife 2018, DOI: 10.7554/eLife.32288, https://doi.org/10.7554/eLife.32288

Pressekontakt

Prof. Dr. Lars I. Leichert
Arbeitsgruppe Biochemie der Mikroorganismen
Institut für Biochemie und Pathobiochemie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 24585
E-Mail: lars.leichert@rub.de

Druckfähige Fotos und der Film der Phagozytose: http://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2018-03-06-immunsystem-chlor…

Media Contact

Meike Drießen idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Sensorlösung prüft Elektrolythaushalt

Optischer Mikroringsensor zur quantitativen Bestimmung von Elektrolyten. Elektrolyte sind entscheidend für den Wasserhaushalt und die Flüssigkeitsverteilung im menschlichen Organismus. Da sich die geladenen, im Blut gelösten Teilchen in ihrem komplexen…

Individualisierte Fingergelenksimplantate aus dem 3D-Drucker

Mehr Beweglichkeit durch KI: Die Remobilisierung von Fingergelenken, die durch Erkrankungen oder Verletzungen beeinträchtigt sind, ist ein Zukunftsmarkt der bedarfsgerechten Versorgung von Patientinnen und Patienten. Das Konsortium »FingerKIt«, in dem…

Vom Klimagas zum industriellen Rohstoff

Statt CO2 in die Atmosphäre zu entlassen, wo es den Klimawandel weiter antreibt, kann es auch als Rohstoff dienen: Etwa für industriell benötigte Substanzen wie Ameisensäure oder Methanol. Auf Laborebene…

Partner & Förderer