Streptococcus pneumoniae verteidigt sich mit H₂O₂

Bisher galt H₂O₂ als eine der vielen Schutzkomponenten des unspezifischen Immunsystems, das von bestimmten Zellen produziert wird, um entzündliche Prozesse zu steuern, die für eine effiziente Abwehr von Mikroben essenziell sind. Um so erstaunlicher war die Entdeckung, dass Mikroorganismen selbst dieses chemisch hoch reaktive Molekül für ihre Zwecken nutzen. Streptococcus pneumoniae beispielsweise produziert erhebliche Mengen H₂O₂.

Dies war eines der Ergebnisse, die Dr. Saskia Erttmann von der Universität Umea und Professor Dr. Nelson Gekara von der Universität Stockholm erhielten, als sie am Beispiel von Streptococcus pneumoniae Wechselwirkungen zwischen Bakterien und dem infizierten Wirt studierten. Die Ergebnisse publizierten sie nun im Fachjournal »Nature Communications« . Bakterien der Art Streptococcus pneumoniae, auch Pneumokokken genannt, sind klassische Erreger von Lungenentzündungen, sie können aber auch zu Sinusitis, Meningitis oder Sepsis führen. 

Für einen Mikroorganismus ist es kein leichtes Unterfangen, dem unspezifischen Immunsystem des infizierten Wirts zu entkommen und sich erfolgreich einnisten zu können. Streptococcus pneumoniae scheint dieses Problem durch die Produktion von H₂O₂ zu lösen, gegen das es selbst resistent ist. Diese ätzende Chemikalie richten die Bakterien vor allem gegen die Inflammasomen des Wirts, ein Schlüsselelement des Immunsystems. Wird deren Aktivierung verhindert, hat der infizierte Organismus eine extrem wichtige erste Verteidigungslinie verloren, die normalerweise von den Inflammasomen aufgebaut wird. Die Proteinkomplexe induzieren bei Kontakt mit fremden Molekülen, etwa aus Pathogenen oder beschädigten Zellen, zur Abwehr einer Infektion eine Entzündung, durch die weitere Abwehrmechanismen des Immunsystems aktiviert werden.

Die Forscher zeigten im Mäusemodell, dass Bakterien, die so modifiziert waren, dass ihre Fähigkeit zur H₂O₂-Produktion abgeschwächt war, deutlich größere Schwierigkeiten hatten, sich in der Lunge der Mäuse anzusiedeln, als nicht mutierte Bakterien. Zudem exprimierten Mäuse, denen man mit der Infektion gleichzeitig das H₂O₂ abbauende Enzym Katalase appliziert hatte, erhöhte Entzündungsmarker und konnten die Bakterien deutlich schneller aus der Lunge eliminieren als ohne das Enzym.

Zusammenfassend konnten die Autoren somit zeigen, dass bestimmte Bakterien einen bisher nicht bekannten Mechanismus zur Unterwanderung des angeborenen Immunsystems besitzen, wobei H₂O₂ die Aktivierung von Inflammasomen verhindert. Dadurch ist die erste Abwehrlinie durch das angeborene Immunsystem massiv geschwächt, was auch erklärt, warum so häufig weitere Infektionen zu einer Pneumokokken-Infektion hinzu kommen. Andere Bakterien nutzen andere Mechanismen, um die Aktivierung von Inflammasomen zu inhibieren oder eine Erkennung durch sie zu vermeiden.