Wie der Magenkeim Helicobacter pylori Krankheiten auslösen kann
Helicobacter pylori; Elektronenmikroskopie
Das Bakterium Helicobacter pylori ist ein gefürchteter Krankheitskeim des Magen-Darm-Trakts, gilt er doch als Hauptauslöser von Magengeschwüren und Magenkrebs. Welche Mechanismen bei der Krankheitsentstehung eine Rolle spielen, war bisher nicht klar. Nun konnten Forschergruppen der LMU und TU in München sowie des Universitätsklinikums Essen die entscheidenden Moleküle und Prozesse entschlüsseln und damit neue Therapieoptionen auftun. An den zwei aktuellen Veröffentlichungen in Nature Microbiology sind Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) maßgeblich beteiligt.
Die chronische Helicobacter-Infektion der Epithelzellen der Magenschleimhaut gilt als wichtiger Risikofaktor für Magenkrebs. Weltweit sterben jedes Jahr ca. 700.000 Menschen an Magenkrebs. Um die Mechanismen der Infektion besser zu verstehen, untersuchten die DZIF-Forscher Prof. Rainer Haas, Max von Pettenkofer-Institut der LMU, und Professor Markus Gerhard, Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der TUM, welche Rezeptoren an der Bindung zwischen Bakterium und Wirtszelle beteiligt sind. Dabei konnten sie neue Rezeptoren auf der Oberfläche der Epithelzellen identifizieren, die sogenannten CEACAMs. Auf bakterieller Seite vermittelt das Protein HopQ die Bindung, wirkt also als Adhäsin, wie die Wissenschaftler nachweisen konnten.
Die molekulare Giftspritze von Helicobacter pylori
Das Molekülpaar ist aber nicht nur für die Bindung der Bakterien an ihre Wirtszellen wichtig, sondern auch für die pathogene Wirkung der Bakterien: Eigentlicher Krankheitsauslöser ist das bakterielle Protein CagA, das von besonders pathogenen H. pylori-Stämmen über einen nadelartigen Fortsatz in die Epithelzellen der Magenschleimhaut injiziert wird. Dieses molekulare Injektionssystem wird erst durch die Bindung des bakteriellen Proteins an die Proteine der Epithelzellen in Gang gesetzt, wie die Wissenschaftler zeigen konnten.
Neue Optionen für Prävention und Therapie
Vor diesem Hintergrund geht Gerhard davon aus, dass das bakterielle Molekül HopQ diagnostisch und therapeutisch genutzt werden könnte. Gemeinsam mit PD Dr. Bernhard B. Singer vom Universitätsklinikum Essen und Prof. Han Remaut vom VIB in Brüssel erforscht er verschiedene Ansätze, um die bisherigen nebenwirkungsbelasteten Therapieformen bei Helicobacter-pylori-Infektionen zu ersetzen. „Wir haben bereits eine Kristallstruktur des Adhäsionsmoleküls HopQ gewonnen, aus dem wir die Bindungsdomäne ableiten konnten“, erklärt Gerhard. Mit einer löslichen Variante von HopQ oder Teilen des Proteins könnte die Bindung des Bakteriums an die Magenzellen verhindert und somit möglicherweise der Prozess der Krankheitsentstehung unterbunden werden.
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