Tödliche Bakterieninfektion bei Schweinen entschlüsselt

Neugeborene Ferkel sterben oft qualvoll an einer Infektion mit einem Darmbakterium. Ein Team von Forschern aus drei Fakultäten der Universität Bern hat nun herausgefunden, wie das Bakterium die tödliche Darmblutung auslöst. Damit ist ihnen ein Durchbruch in der tiermedizinischen Forschung gelungen. jetzt öffnen sich vielversprechenden Aussichten für Impfstoffe und Medikamente - auch für die Anwendung beim Menschen.

Konkret erforschten die Wissenschaftler das Bakterium Clostridium perfringens, das zur großen Gruppe der Clostridien gehört. Diese können verschiedene tödliche Erkrankungen bei Tieren und Menschen verursachen. Clostridieninfektionen sind weit verbreitet. Gefährlich werden diese Bakterien dadurch, dass sie extrem starke Gifte produzieren, die gezielt Zellen des infizierten Wirts schädigen. Gefürchtete Krankheiten, die durch Clostridien ausgelöst werden, sind beispielsweise Botulismus, Wundstarrkrampf, Gasbrand und Darminfektionen.

Die Wissenschaftler vom Institut für Tierpathologie der Universität Bern erforschten eine Darminfektion bei Schweinen, die durch Clostridium perfringens ausgelöst wird. Bereits vor 10 Jahren konnten sie zeigen, dass das von den Bakterien gebildete Gift, das sogenannte Bet-Toxin, Blutgefäßzellen zerstört. Dies führt bei den Tieren zu Blutungen im Darm. 

Bislang war jedoch unklar, warum das Toxin genau diese Zellen und nicht andere angreift. Nun ist es den Forschern gelungen, das Rätsel über den Mechanismus zu lösen.

Ein Molekül mit dem Namen Platelet-Endothelial Cell Adhesion Molecule-1 (abgekürzt PECAM-1 oder auch CD31), das sich auf der Oberfläche von verschiedenen Zellen befindet, spielt dabei eine zentrale Rolle. Die eigentliche Aufgabe des CD31-Moleküls ist es, das Zusammenspiel zwischen Entzündungszellen und den Blutgefäßen zu regeln. Es kommt vor allem auf Zellen vor, die sich auf der Innenseite von Blutgefäßen befinden, den sogenannten Endothelzellen.

Bei Experimenten viel auf, dass sich CD31 und das Beta-Toxin fast identisch auf diesen Zellen verteilen. An diese Erkenntnis knüpften die Forscher an und fanden heraus, dass das von den Bakterien im Dam freigesetzte Gift an das CD31 andockt.

Da das Beta-Toxin zu den porenbildenden Toxinen gehört, durchlöchert es in der Folge die Zellmembran und tötet die Endothelzellen. Dies führt zur Schädigung der Gefäße und den Blutungen im Darm.

Diese Entdeckung erlaubt es, bessere Impfstoffe zu entwickeln, um die tödliche Erkrankung beim Schwein zu verhindern. Die Forscher wollen aber auch untersuchen, ob sich aus der Bindung des Beta-Toxins an das CD31 auf den Endothelzellen neue Therapieformen, zum Beispiel für Gefäßerkrankungen beim Menschen, entwickeln lassen. Hierzu wurden bereits weitere Zusammenarbeiten mit anderen Wissenschaftlerteams gestartet.