Krankenhauskeime: Staphylokokken bevorzugen Blut

Fabian Peters

Krankenhauskeime: Bakterien im Blut

Krankenhauskeime: Staphylokokken bevorzugen laut einer wissenschaftlichen Untersuchung menschliches Blut.
Jährlich werden in Deutschland tausende Patienten bei einem Krankenhausaufenthalt mit Keimen infiziert, oftmals mit fatalen Folgen für die Gesundheit der Betroffenen – Todesfälle sind keine Seltenheit. US-Wissenschaftler haben nun genau analysiert, wie einer der verbreitetsten Erreger, Staphylococcus aureus, sich vermehrt. Staphylokokken (Staphylococcus aureus) sind insbesondere in Krankenhäuser relativ weit verbreitet. Das zur Vermehrung benötigte Eisen, gewinnen die Bakterien bei einer Infektion aus den roten Blutkörperchen des Wirtes. Dabei haben sich die Erreger offenbar auf menschliches Hämoglobin spezialisiert, berichten US-Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der medizinischen Fachzeitschrift „Cell Host & Microbe“.

Staphylokokken spezialisiert auf menschliches Hämoglobin
Staphylokokken benötigen – wie zahlreiche andere Bakterienarten – Eisen, um sich zu vermehren. Ihren stetigen Eisenbedarf decken die Bakterien bei einer Infektion aus dem eisenhaltigen Blutfarbstoff Hämoglobin, doch ist das Eisen zum Schutz vor derartigen bakteriellen Angriffen in den roten Blutkörperchen relativ gut verpackt. Um trotzdem an das Eisen zu gelangen, verfügt Staphylococcus aureus über spezielle Bindeproteine in der Zellhülle, berichten Gleb Pishchany von der Vanderbilt University Medical School in Nashville (Tennessee, USA) im Rahmen ihrer aktuellen Veröffentlichung. Die Rezeptoren der Staphylokokken seien dabei speziell an die Molekülstruktur des menschlichen Hämoglobins angepasst – nur im Notfall weichen die Erreger auf tierisches Blut aus, so die Aussage der US-Wissenschaftler.

Staphylococcus extrahiert das Eisen aus Hämoglobin
Gelangen Staphylokokken in den Blutkreislauf, greift der Erreger die roten Blutkörperchen an, durchbohrt deren äußere Hülle und dockt mit seinem speziellen Bindemolekül am Hämoglobin an. Anschließend wird der eisenhaltigen Zellkern der roten Blutkörperchen extrahiert und zersetzt, um das Eisen zur Vermehrung nutzen zu können. Dabei haben ihre Untersuchungen ergeben, dass Staphylococcus aureus menschliches Hämoglobin effizienter als Eisenquelle zur Vermehrung nutzen kann als das Blut von Mäusen, schreiben die US-Wissenschaftler in ihrem Artikel. So seien Staphylokokken, die in einer Nährlösung gehalten wurden, deutlich langsamer gewachsen, wenn das Eisen in der Lösung nur aus Mäuse-Hämoglobin und nicht aus menschlichem Hämoglobin zur Verfügung stand, berichten die Forscher. Der endgültige Nachweis sei bei der Untersuchung von Mäusen gelungen, die aufgrund einer gentechnischen Veränderung menschliches Hämoglobin bildeten. Denn die Tiere seien weit anfälliger für invasive Staphylokokken-Infektionen gewesen als genetisch unveränderte Mäuse, erklärten die Mikrobiologen in ihrer aktuellen Veröffentlichung. Zudem sei die Infektion bei den Mäusen mit Gendefekt in der Regel sehr viel schlimmer gewesen und habe schneller auf den ganzen Körper übergegriffen, so die US-Wissenschaftler weiter.

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Entwicklung von Hemmstoffen denkbar
Ihrer Erkenntnisse, lassen vermuten, dass bereits kleinere Unterschiede in der Molekülstruktur des Hämoglobins für die unterschiedliche individuelle Anfälligkeit von Menschen gegenüber Staphylokokken-Infektionen entscheidend sein könnten, erklärten die US-Forscher. „Warum werden manche Menschen häufiger mit Staphylokokken infiziert oder leiden unter sehr schweren Staphylokokken-Infektionen, andere dagegen nicht? Mitverantwortlich dafür könnten Unterschiede im Hämoglobin sein“, so das Fazit des Mikrobiologen Eric Skaar von der Vanderbilt University. Wenn sich diese Vermutung bestätigen sollte, könnte nach Ansicht der US-Wissenschaftler ein Test entwickelt werden, der das Risiko eines Menschen für eine Staphylokokken-Infektion vorhersagt. Außerdem ist die Entwicklung von Hemmstoffen denkbar, welche die Andockstellen des Staphylococcus aureus beim Hämoglobin blockieren und so eine Ausbreitung der Infektion verhindern, erklärte Gleb Pishchany. Da das Verwerten von Hämoglobin eine Voraussetzung dafür ist, dass die Keime einen Organismus infizieren können, lässt sich eine Staphylokokken-Infektion mit Hilfe von Hemmstoffen zur Blockierung der Hämoglobinrezeptoren gegebenenfalls gänzlich vermeiden, so die Aussage der US-Wissenschaftler.

Blockierung der Hämoglobinrezeptoren bei multiresistenten Keimen
Da die Anzahl der multiresistenten Bakterien Staphylococcus-Stämme (MRSA) in den vergangenen Jahren stark zugenommen hat, wäre ein solcher Hemmstoff zur Vermeidung einer Staphylokokken-Infektion nach Ansicht der Forscher besonders wünschenswert. Denn bei den multiresistenten Erregern, greift die klassische Behandlung mit Antibiotika nicht. Die Bakterien haben aufgrund der zu häufigen Verwendung von Antibiotika eine Resistenz gegen den Wirkstoff entwickelt und zeigen keine Reaktion mehr auf die Behandlung. Derartige MRSA sind insbesondere in Krankenhäusern relativ verbreitet und führen jährlich zu einer Vielzahl von Infektionen. So geht aus einer Hochrechnung des Robert-Koch-Instituts hervor, dass in Deutschland im Jahr 2008 rund 132.000 Krankenhaus-Patienten an einer Infektion mit MRSA litten. Hemmstoffe zu Blockierung der Hämoglobinrezeptoren könnten sich durchaus für eine Therapie bei multiresistenten Infektionserregern eignen, so die Hoffnung der US-Wissenschaftler. Auch könnten besonders gefährdete Menschen zum Beispiel bei der Aufnahme in ein Krankenhaus durch spezielle Vorsorgemaßnahmen besser geschützt werden, erklärten Pishchany und Kollegen.

Staphylokokken sind weit verbreitet
Zwar seien Staphylokokken den Angaben der Forscher zufolge bei knapp einem Drittel aller Menschen auf der Nasenschleimhaut nachzuweisen, doch nur wenn die Bakterien in den Körper eindringen können, bestehe die Gefahr einer Infektion. Bekommt Staphylococcus aureus jedoch durch günstige Bedingungen oder ein schwaches Immunsystem die Gelegenheit, sich auszubreiten, können schlimmstenfalls lebensbedrohlichen Erkrankungen wie Lungenentzündungen, Entzündungen der Herzinnenhaut (Endokarditis), Blutvergiftungen (Sepsis) oder das Toxische Schock-Syndrom (TSS) ausgelöst werden. Mit seiner Spezialisierung auf menschliches Blut als Eisenquelle ist Staphylococcus aureus dabei nicht allein. Auch andere Bakterienarten, wie beispielsweise der Diphtherieerreger Corynebacterium diphtheriae, bevorzugen die menschliche Variante des Hämoglobins, erklärten die US-Forscher. Je mehr die Medizin dabei über den Weg der Keime in den Körper wisse, desto leichter ließen sich Strategien zur Vorbeugung und neue Therapieansätze entwickeln, betonten die US-Wissenschaftler. (fp)