Staphylococcus aureus erkennt Häm, ein für Bakterien toxisches Molekül, mithilfe eines spezifischen Biosensors, der die Synthese einer schützenden Barriere auf seiner Oberfläche auslöst. Dieser Mechanismus ermöglicht das Fortschreiten der Infektion durch das Überleben und die Vermehrung dieses Krankheitserregers im Blut. Die Entdeckung der Funktionsweise dieses Sensors eröffnet Perspektiven für neue Antibiotikastrategien gegen Staphylococcus aureus. Diese Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift mBio veröffentlicht.
Abbildung: Entdeckung eines Überlebensmechanismus von Staphylococcus aureus im Blut.
© INRAE - Régine Talon
Bakterielle Infektionen sind die zweithäufigste Todesursache weltweit und Staphylococcus aureus, Staphylococcus aureus, gehört zu den tödlichsten Bakterien. Im Jahr 2019 war Staphylococcus aureus laut einer 2022 in The Lancet veröffentlichten Studie für mehr als 1 Million Todesfälle weltweit und über 16.000 in Frankreich verantwortlich.
In Frankreich ist es einer der Haupterreger von nosokomialen Infektionen und Lebensmittelvergiftungen. Heute bleiben Antibiotika die wirksamste Behandlung, aber es entstehen resistente Stämme, was ein Risiko therapeutischer Sackgassen darstellt. In diesem Zusammenhang untersucht ein Forschungsteam von INRAE in Zusammenarbeit mit dem CEA und dem CNRS seit mehreren Jahren Staphylococcus aureus und insbesondere, wie es im Blut überleben kann.
Das Blut: eine feindliche Umgebung für Bakterien
Das Blut von Säugetieren enthält rote Blutkörperchen, die für den Sauerstofftransport zuständig sind. Diese Zellen enthalten in großen Mengen ein Molekül namens Häm, das unter anderem zur Bindung von Sauerstoff dient. Häm ist jedoch für Bakterien oder andere Zellen giftig, wenn es sich außerhalb der roten Blutkörperchen befindet. Wenn pathogene Bakterien wie Staphylococcus aureus in das Blut gelangen, verursachen sie eine Hämolyse, d.h. das Platzen der roten Blutkörperchen und die Freisetzung von Häm. Sie können dann mit dem für sie toxischen Häm in Kontakt kommen.
Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Staphylococcus aureus Häm mithilfe eines spezifischen Sensors namens HssS auf seiner Membran erkennen kann. Wenn dieser Sensor Häm detektiert, löst er einen Abwehrmechanismus bei Staphylococcus aureus aus, der eine Häm-Effluxpumpe synthetisiert, ein Mechanismus, der Häm aus dem Bakterium herauspumpt. Dies schafft eine schützende Barriere, die es ihm ermöglicht, im Blut zu überleben und die Infektion voranzutreiben. Laborexperimente zeigen, dass Staphylokokken ohne den HssS-Sensor, die also kein Häm erkennen können, eine stark abgeschwächte Virulenz aufweisen.
Ein Ansatz für neue innovative Antibiotikastrategien
Angesichts der Herausforderungen der Antibiotikaresistenz eröffnen diese Ergebnisse neue Wege für Antibiotikastrategien gegen Staphylococcus aureus, indem nach inhibitorischen Molekülen für den HssS-Sensor gesucht wird, die seine Virulenz verringern würden. Da der HssS-Sensor zudem spezifisch für pathogene Bakterien ist, wären Antibiotikastrategien, die auf diesen Sensor abzielen, gezielter und würden theoretisch andere für unseren Körper nützliche Bakterien, wie die des Darmmikrobioms, nicht beeinträchtigen.