CHEMIE. Chlamydien können Lungenentzündungen, Erblindung oder Unfruchtbarkeit auslösen. An der Boku versuchen Forscher, diese Parasiten zu überlisten – indem sie die Bindungen des Bakteriums mit dem Antikörper genauer unter die Lupe nehmen.
WIEN. Es ist unangenehm darüber zu sprechen und noch unangenehmer davon betroffen zu sein: Krankheiten des Urogenitaltraktes. Einer der häufigsten Auslöser von Entzündungen im Genitalbereich sind Chlamydien. Diese intrazellulären Parasiten nisten sich oft unerkannt im menschlichen Körper ein. Dort müssen sie ins Innere der Zellen vordringen, um sich von der Wirtszelle versorgen zu lassen und sich in ihrem parasitären Zyklus weiter zu vermehren.
Während in Industrieländern die Infektion mit Chlamydia trachomatis für die häufigste sexuell übertragene Krankheit verantwortlich ist, die oft zu Unfruchtbarkeit führt, leiden in ärmeren Ländern hunderte Millionen Menschen an Augenkrankheiten, ausgelöst von denselben Bakterien, die dort die häufigste Ursache für Erblindung ausmachen. Weitere Krankheiten, die andere Chlamydien-Arten auslösen: Asthma, Lungenentzündung (Chlamydia pneumoniae) und die – seltene – Papageienkrankheit (Chlamydia psittaci), die von infizierten Vögeln auf den Menschen übertragen wird und sogar tödlichen Verlauf nehmen kann.
Wichtiges Antigen entdeckt
Seit Jahrzehnten forschen an der Boku Wien Wissenschaftler an diesen Bakterien und deren molekularer Zellwandstruktur. Paul Kosma vom Department für Chemie erzählt: „Wir arbeiten seit 20 Jahren mit dem Forschungszentrum Borstel in Deutschland zusammen, aber auch mit kanadischen Instituten. Dabei gehen wir immer weiter ins Detail und decken die Struktur eines wichtigen Antigens der Parasiten auf. Jetzt ist sozusagen die Erntezeit der Früchte von jahrelanger Arbeit, die durchgehend vom FWF finanziert wurde.“
Die mikrometerkleinen Bakterien umgibt eine Zellwand, deren Oberflächenstruktur Merkmale (Antigene) trägt, die vom menschlichen Immunsystem erkannt werden. Wichtige Oberflächen-Erkennungsmerkmale sind dabei bestimmte Zuckermoleküle, deren räumliche Struktur und Bindung an die Antikörper des Wirtsorganismus bis vor kurzem noch unbekannt war.
Kosma: „Die beste Technik, um molekulare und sogar atomare Strukturen dreidimensional darzustellen, ist die Röntgenstrukturanalyse. Unsere Kollegen in Kanada haben da immense Arbeit geleistet. Bis jetzt kennt man erst sehr wenige solcher Kohlenhydratstrukturen im Bindungszustand mit Antikörpern, doch unsere Forschungen konnten die Struktur von gut einem Dutzend aufdecken.“
Beeindruckend, wie gut dieses Verfahren funktioniert: Jedes Detail der Bindungen zwischen Kohlenhydrat und Antikörper wird sichtbar. In ihren Experimenten können die Wissenschaftler an der Struktur der Zuckermoleküle und der Antikörperbindungsstellen zielgerichtet Veränderungen vornehmen um festzustellen, welche Bereiche für die Erkennung und Bindung der Zuckermoleküle an die Antikörper entscheidend sind.
Oberflächenstruktur nachgebaut
„Wir haben es geschafft, die Oberflächenstruktur der Chlamydien synthetisch nachzubauen. Die synthetischen Antigene helfen uns, die Forschung an den Antikörpern voranzutreiben. In Deutschland wurde bereits ein Diagnostik-Test entwickelt, der auf unseren Forschungsergebnissen beruht und international im Einsatz ist. Damit kann man Chlamydien-Infektionen sehr spezifisch – serologisch – nachweisen.“
Das Wichtige bei der Erkrankung ist ja, so schnell wie möglich die Gefahr zu erkennen und dagegen etwas zu unternehmen: „Es gibt gute Antibiotika gegen Chlamydien, aber man muss erst mal feststellen, mit welcher Infektion man es zu tun hat.“ Beim direkten Nachweis von Chlamydien im Körper kann der Arzt im Fall einer akuten Infektion sofort behandeln. Der serologische Test liefert jedoch erst nach einiger Zeit ein Ergebnis – nämlich dann, wenn im Blut Antikörper gegen die Bakterien zu finden sind.
Zwei Gruppen von Antikörpern
Die Erkennungsmechanismen gegen Mikroorganismen im menschlichen Körper arbeiten auf zwei Ebenen: Zum Einen gibt es Abwehrmechanismen, die angeboren sind und sehr schnell reagieren. Das Immunsystem trägt quasi Waffen, die sofort bereitgestellt werden können. Zweitens gibt es die Antikörper-vermittelte Immunreaktion, die eben eine gewisse Zeit braucht, bis alles anläuft.
Die Gruppe um Kosma hat inzwischen zahlreiche Antikörper, die die Kohlenhydrate an der Zelloberfläche von Chlamydien erkennen können, sequenziert. Dadurch kann die Verwandtschaft und die genetische Herkunft der einzelnen Antikörper bestimmt werden. Ergebnis: Es gibt zwei große Gruppen der Chlamydien-spezifischen Antikörper. Interessanterweise zeigen jedoch beide genetische Gruppen das gleiche Bindungsverhalten gegenüber dem Kohlenhydrat-Antigen der Bakterien. Das weist möglicherweise darauf hin, dass im Zuge der Evolution zwei verschiedene Strategien gegen Chlamydieninfektionen entwickelt wurden. Beide binden das Antigen auf die gleiche Art und Weise.
Inkognito durch lange Ketten
Für den Parasiten ist es übrigens erstrebenswert, dass die Immunantwort gering ausfällt – die Bakterien müssen ja im Wirt überleben. „Chlamydien halten die Immunreaktion niedrig, indem die Bestandteile, die bei anderen Bakterien Entzündungsreaktionen hervorrufen, bei ihnen anders gebaut sind. Da geht es um Fettsäuren an der Oberfläche, die im Fall der Chlamydien viel langkettiger sind, als bei anderen Bakterien. Und auf solch langkettige Fettsäuren reagiert das angeborene Immunsystem nicht so stark.“
Und so kann es passieren, dass viele Menschen gar nicht wissen, dass sie bereits infiziert sind. Anscheinend haben 70 Prozent der über 65-Jährigen Antikörper gegen Chlamydien im Blut, doch nur Wenigen ist bewusst, dass sie eine Infektion hatten. Die symptomfreie Zeit der Erkrankung kann aber gefährliche Folgen haben, da die Bakterien unter anderem im koronaren Herzgewebe zu finden sind und als Auslöser für Herzinfarkt eine Rolle spielen können.
Den Ergebnissen der Boku-Forschungsgruppe ist große Aufmerksamkeit sicher: Denn sie helfen nicht nur im Kampf gegen unangenehme Geschlechtskrankheiten, sondern fließen auch in viele andere Bereiche der Medizin und Biotechnologie ein.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 17.10.2007)