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Osteomylelitis: So überlebt Staphylococcus aureus im Knochen

Deutsche Infektionsimmunologen beschreiben im Fachmagazin mBio, wie sich das Bakterium Staphylococcus aureus bei akuter oder chronischer Osteomyelitis an das Leben im Knochen anpasst und sich dort vor dem humanen Immunsystem schützt.

Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus produziert während der Knocheninfektion vermehrt Proteasen und nach der Infektion verstärkt Toxine, die neutrophile Granulozyten abtöten. Der Keim bekämpft die Abwehrmechanismen des menschlichen Immunsystem aktiv, anstatt sich davor zu verstecken.

Osteomyelitis ist eine schwer auszurottende Knocheninfektion, die in der Regel durch Staphylococcus aureus verursacht wird. S. aureus schützt sich vor dem Immunsystem und kann innerhalb der Knochen überleben, obwohl es dort kaum Nahrung für ihn gibt. Eine Arbeitsgruppe um Prof. Eva Medina vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung konnte nun erstmals die Überlebensstrategie des Keims im lebenden Organismus zeigen und darstellen, wo die Unterschiede zwischen der akuten und der chronischen Infektionsphase liegen.

Das Team determinierte durch die Anwendung einer RNA-Sequenzierung das Transkriptom von S. aureus während der akuten Phase einer experimentellen murinen Osteomyelitis am 7. Tag sowie während der chronischen Phase am 28. Tag.

Während der Knocheninfektion produziert S. aureus vermehrt Proteasen, welche Proteine, die unter anderem die Strukturelemente der Knochen sind, spalten. “Dass diese Enzyme verstärkt produziert werden, deutet darauf hin, dass Staphylococcus aureus seine Nahrung direkt aus dem Knochen gewinnt. Er frisst den Knochen sozusagen von innen auf”, erklärt Medina.

Die Forscher kamen zu dem Ergebnis, dass das Bakterium sein genetisches Repertoire während der akuten Phase der Infektion umprogrammiert, sich so an die Nährstoffverfügbarkeit anpasst und sich im Wirt repliziert. Während der chronischen Phase aktiviert S. aureus ein genetisches Überlebensprogramm als Antwort auf den Nährstoffmangel.

Diese “Schlüsselüberlebenswege” von S. aureus bei akuter und chronischer Osteomyelitis könnten den Forschern zufolge als therapeutische Ziele verwendet werden.

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Anna K. Szafranska, Andrew P. A. Oxley, Diego Chaves-Moreno, Sarah A. Horst, Steffen Roßlenbroich, Georg Peters, Oliver Goldmann, Manfred Rohde, Bhanu Sinha, Dietmar H. Pieper, Bettina Löffler, Ruy Jauregui, Melissa L. Wos-Oxley, Eva Medina
High-resolution transcriptomic analysis of the adaptive response of Staphylococcus aureus during acute and chronic phases of osteomyelitis
mBio 5(6):e01775-14, published 23 December 2014, DOI:10.1128/mBio.01775-14

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

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