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Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa Interaktion während der persistierenden Infektion der Atemwege von Mukoviszidose Patienten

Projektleiterin: Prof. Dr. med. Barbara Kahl
Universitätsklinikum Münster

Die Mukoviszidose (cystic fibrosis=CF) stellt die häufigste Erbkrankheit der weißen Bevölkerung dar. Trotz verbesserter Therapie und Lebensqualität liegt auch heute die Lebenserwartung der Patienten bedingt durch chronisch-rezidivierende bakterielle Atemwegsinfektionen, die zum Untergang des Lungengewebes führen, bei 45 Jahren. Staphylococcus aureus (S.  aureus) ist einer der ersten und auch einer der häufigsten Erreger, der die Atemwege von Patienten mit Mukoviszidose (CF) besiedelt, infiziert und über viele Jahre dort auch persistiert1;2. Der Nachweis von S. aureus in den Atemwegen von Kindern geht mit Entzündung und reduzierter Lungenfunktion einher3. Bei vielen Patienten wird S. aureus im frühen Erwachsenenalter durch Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), den häufigsten Erreger, der bei mehr als 80% der Erwachsenen aus den Atemwegen nachgewiesen wird, verdrängt. Jedoch kommt S. aureus bei Erwachsenen in nationalen und internationalen Studien immer noch bei mehr als 40% der erwachsenen CF-Patienten vor.

Es wird angenommen, dass P. aeruginosaS. aureus aus den Atemwegen verdrängt. Es gibt jedoch auch viele Patienten, die über  Jahre mit beiden Erregern infiziert sind. Kürzlich versuchten Pernet et al. den Verdrängungsmechanismus von S. aureus durch P. aeruginosa damit zu erklären, dass P. aeruginosa die Sekretion eines bestimmten Proteins, der sekretorischen Phospholipase A2-IIA (sPLA2-IIA), in Wirtszellen der Atemwege induziert4. Dies führte zum Abtöten von S. aureus, jedoch nicht von P. aeruginosa. Die Autoren zeigten auch, dass die Konzentration an sPLA2-IIA in Sputen von CF-Patienten altersabhängig erhöht war und dass die koloniebildenden Einheiten (CFUs) von klinischen S. aureus-Isolaten (n=5), jedoch nicht die von P. aeruginosa, um 50 bis 80% durch humane rekombinante sPLA2-IIA reduziert wurde.

Unsere Hypothese ist, dass bei CF-Patienten, die persistierend mit S. aureus in ihren Atemwegen infiziert sind, S. aureus sich der toxischen Wirkung von P. aeruginosa, sowie der Wirkung der von P. aeruginosa induzierten Wirtsabwehr widersetzt. In dem geplanten Projekt möchten wir uns mit der Interaktion von S. aureus und P. aeruginosa beschäftigen, sowie der Interaktion der beiden Erreger mit respiratorischen Epithelzellen in Bezug auf sPLA2-IIA. Mithilfe der Ergebnisse erhoffen wir neue Erkenntnisse zu gewinnen, die möglicherweise eine neue Form der Therapie der Atemwegsinfektion gestatten, die auf einer Beeinflussung der bakteriellen Interaktion beruht.

Literatur

 

  1. Cystic Fibrosis Foundation. Cystic Fibrosis Foundation. Cystic Fibrosis Foundation Patient Registry - 2012 Annual Data Report.  2013. Bethesda, Maryland.  2013.

  2. Kahl BC, Duebbers A, Lubritz G, Haeberle J, Koch HG, Ritzerfeld B et al. Population dynamics of persistent Staphylococcus aureus isolated from the airways of cystic fibrosis patients during a 6-year prospective study. J Clin Microbiol 2003; 41:4424-4427.

  3. Gangell C, Gard S, Douglas T, Park J, de KN, Keil T et al. Inflammatory responses to individual microorganisms in the lungs of children with cystic fibrosis. Clin Infect Dis 2011; 53:425-432.

  4. Pernet E, Guillemot L, Burgel PR, Martin C, Lambeau G, Sermet-Gaudelus I et al. Pseudomonas aeruginosa eradicates Staphylococcus aureus by manipulating the host immunity. Nat Commun 2014; 5:5105.

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