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Medizin

Wie Phagozyten Bakterien abtöten

Freitag, 23. März 2018

Phagozytose: Eine Makrophage (blau) „frisst“ Bakterien (weiß) /Juan Gärtner, stockadobecom

Bochum – Nach der Phagozytose lösen Makrophagen Bakterien offenbar mit einem toxischen Substanzgemisch auf, das unter anderem Chlorbleiche enthält. Das berichten Wissenschaftler um Lars Leichert und Konstanze Winklhofer von der Ruhr-Universität Bochum und Andreas Meyer von der Universität Bonn in der Fachzeitschrift eLife (2018; doi: 10.7554/eLife.32288).

Wenn Bakterien in die Blutbahn eindringen, sind neutrophile Granulozyten die erste Verteidigungslinie. Nach der Phagozytose überschütten sie das Bakterium mit einem Giftcocktail 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. Die Arbeitsgruppe hat diesen Prozess jetzt detailliert untersucht: 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“, erläuterte Leichert.

Die Wissenschaftler verwendeten fluoreszierende Proteine, die erst kürzlich entwickelt wurden. Sie enthalten ein Aminosäurepaar, das besonders empfindlich für chemische Verbrennungen ist. Beleuchtet man diese 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 Hochleistungs­mikroskop, 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.

Phagozytose: Immunzellen fressen Bakterien /youtube, Ruhr-Universität Bochum

„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“, folgerte Leichert.

Die Wissenschaftler experimentierten außerdem mit Immunzellen, 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. © hil/aerzteblatt.de

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P.Peschel
am Montag, 16. April 2018, 16:12

Massiv erhöhter Sauerstoffbedarf zur Bildung von ROS...

ROS u. iNOS wie auch oxidativer Burst unter massiven O2 Verbrauch,meistens unverstanden
Zur Zellregeneration und zur Phagozytose durch das Immunsystem wird ein massiv erhöhtes O2 Angebot benötigt , damit Radikale erzeugt werden mit dem sogenanntem Oxidativen Burst.
Das Abfangen dieser Radikalen ist möglicherweise kontraproduktiv, wie auch in letzter Zeit durch Artikel veröffentlicht wurde.
Zur Erzeugung des ,Oxidativen Burst , bei halbmaximalen Geschwindigkeit wird vor Ort ein O2 Partialdruck von 75 mmHg benötigt , ab 35 mmHg kommt dieser Vorgang zum erliegen.
Besonders in der Wundheilung und bei Krebstherapien finden diese Vorgänge leider wenig Beachtung oder werden total ignoriert...

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