Yersinien: Wenige Genveränderungen brachten Schwarzen Tod

Chicago – Der Weg von einer mehr oder weniger harmlosen Darmerkrankung zur tödlichen Lungen- und Beulenpest, die im Mittelalter ganze Landstriche entvölkerte, war aus genetischer Sicht nicht weit. Zwei Veränderungen im Erbgut des Erregers könnten laut einer Studie in Nature Communications (2015; doi: 10.1038/ncomms84877) ausgereicht haben, um die Virulenz und Pathogenität des Erregers drastisch zu steigern.

Vorläufer von Y. pestis war Y. pseudotuberculosis, der vor allem Nagetiere, Hasenartige und Wildvögel infiziert und beim Menschen Erreger der Yersionose ist. Die Erkrankung bleibt in der Regel auf den Darm und die dortigen Lymphknoten beschränkt. Zu einem Befall der Lunge, wodurch die Erkrankung leichter übertragbar und stark ansteckend wäre, kommt es nie. Auch ein systemischer Befall der Lymphdrüsen oder gar die Entwicklung von Bubonen, ist weitgehend ausgeschlossen. Die Experimente, die Daniel Zimbler von der Feinberg School of Medicine in Chicago an einem Mäusemodell der Erkrankung durchgeführt hat, zeigen, dass wenige genetische Veränderungen ausreichen, um einen Darmkeim zum Auslöser der klassischen Pest zu machen.

Die erste genetische Veränderung, die die Virulenz von Y. pestis verstärkt haben, war die Aufnahme von Fremdgenen in Form von Plasmiden. Eines dieser Plasmide, pPCP1, enthält die Protease „Pla“. Sie ist in der Lage, Plasminogen zu spalten, was dem Erreger offenbar ermöglichte, eine Infektion in der Lunge zu etablieren. Damit war möglicher­weise die Lungenpest geboren. Die Ansteckungsfähigkeit der Erreger könnte damit deutlich gesteigert worden sein.

Um aber die Lungengrenzen zu überschreiten, war eine weitere Änderung erforderlich. Zimbler fand sie in seinen Experimenten in einer einzelnen Punktmutation, die an Position 259 des Pla-Proteins zu einem Austausch der Aminosäuren von Isoleucin nach Threonin führte. Dies reichte aus, um eine invasive Infektion auszulösen. Jetzt wurden auch Lymphknoten befallen. Die Bakterienkonzentration in der Milz wurde um den Faktor 100 erhöht. Dies könnte beim Menschen ausgereicht haben, um das Immunsystem der Menschen zu überfordern.

rme