Die Sequenzierung des Genoms zweier Salmonellen-Arten läßt auf neue Strategien bei der Behandlung tödlicher Krankheiten hoffen.
Salmonellen sind ganz allgemein recht unangenehme Gesellen: Manche Stämme führen zwar nur zu leichten Darminfektionen, doch vor allem Salmonella typhi hat im Lauf der Geschichte schon viele Millionen Menschen vorzeitig ins Grab befördert. Derzeit sterben jährlich rund 600.000 Menschen an Typhus. Wie groß die Unterschiede zwischen den mehr als 2000 Stämmen der Bakterienart Salmonella wirklich sind, wird erst nun, nach der vollständigen Sequenzierung der zwei gefährlichen Stämme Salmonella typhi und typhimurium, deutlich. Jedes der beiden Bakterien enthält nämlich mehrere hundert Gene, die der Verwandte nicht hat.
Ein britisches Team hat laut Nature (413, S. 848) bei der Analyse der Basensequenz von Salmonella typhi rund 200 nicht mehr funktionstüchtige "Pseudogene" identifiziert. Offenbar brauchten seine Vorfahren, die noch verschiedene Säugetiere befielen, diese Gene für die Suche nach Wirten. Nun sind sie obsolet: Das Bakterium befällt nur mehr Menschen.
Bei einer Infektion mit Typhus gelangen die Bakterien via Dünndarm ins Lymphsystem und weiter in den Blutkreislauf. Dort vermehren sie sich rasant und können unbehandelt rasch zum Tod führen. Das Teuflische an diesem Bakterium: Wenn ein Patient die Krankheit übersteht, können sich noch immer Bakterien in den Leber- und Gallengängen befinden - man wird so zum "Dauerausscheider" von Typhus-Bakterien. Gerade deshalb halten Mediziner eine wirksame Impfung gegen Typhus für so wichtig, denn durch die Behandlung erkrankter Menschen allein kann das Bakterium nicht ausgerottet werden.
50 Gene für die Oberfläche
Beim zweiten nun sequenzierten Bakterium, Salmonella typhimurium, ergeben sich aus der Analyse bereits einige potentielle Ansatzpunkte. So fanden die kalifornischen Forscher rund 50 bisher unbekannte Gene, in denen der Bauplan für Oberflächenproteine festgelegt ist. Unser Immunsystem erkennt einen "Feind" an diesen Molekülen. So könnte ein Vakzin, das eines dieser Proteine enthält, einen guten Impfschutz ermöglichen.
Typhimurium kann viele verschiedene Säugetiere befallen, entsprechend wenige Pseudogene - konkret: 40 - fanden die Forscher auch: Das Bakterium braucht wegen des breiten Spektrums an Wirten mehr aktive Gene, um anpassungsfähig zu bleiben. Typhimurium löst beim Menschen schwere Darmentzündungen aus, bei Mäusen aber interessanterweise Typhus - mit einem fast identischen Krankheitsverlauf wie beim Menschen. Deshalb ist die Mäusekrankheit ein ideales Modellsystem für Typhus, an dem weltweit die Krankheit und Strategien gegen sie studiert werden.
Forscher am Berliner Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie untersuchen etwa, wie sich der Eisenhaushalt des Wirtes auf die Bakterien auswirkt. Denn die Bakterien sind zwar für ihr Gedeihen auf Eisen angewiesen, aber auch das Immunsystem braucht es in der Produktion von Sauerstoff- und Stickstoffradikalen zur Abwehr. Eine einfache Absenkung des Eisenspiegels bringt deshalb nichts, eine Erhöhung führt zu verstärkter Anfälligkeit für Salmonellen. Wenn man aber mit dem Protein Lactoferrin nur den Eisenspiegel in den Zellzwischenräumen senkt, dann kommt es zur leichten Verbesserung des Krankheitsverlaufs - zumindest im Mäusemodell.
Salmonellen sind auch für die Entwicklung von Impfstoffen gegen andere Krankheiten interessant - denn kaum ein anderes Bakterium mobilisiert so viele verschiedene Abwehrmechanismen im menschlichen Immunsystem. Das wollen die Berliner Forscher nutzen, indem sie die Gene für bestimmte Oberflächenproteine von Listerien und Tuberkulose-Bakterien in einen abgeschwächten Typhimurium-Stamm einschleusen. Nach Injektion dieser "Impfträger" in Mäuse entwickelten diese Abwehrkräfte gegen Listeriose und Tuberkulose. Die Mäuse überlebten nach der Impfung eine Infektionsdosis, die für unbehandelte Tiere tödlich ist.