Staphylokokken: Forschungsteam entdeckt neuen Mechanismus der Persistenz bei chronischen Infektionen

(24.10.2019) Weltweit erstmals gelang einem internationalen Forschungsteam der Vetmeduni Vienna der Nachweis eines neuen Mechanismus der Persistenz des Bakteriums Staphylococcus aureus (S. aureus).

Von großer Relevanz ist diese grundlegende Erkenntnis, da S. aureus nicht nur der bekannteste, sondern für den Menschen auch einer der gefährlichsten multiresistenten Krankenhauskeime ist.

Erforscht wurde dieser neue bakterielle Weg der Persistenz innerhalb einer Milchkuh – was auch deshalb von Bedeutung ist, da dies das Wohlergehen der Tiere, die Lebensmittelsicherheit und die Milchproduktion beeinflusst.


Transmissionselektronen- mikroskopaufnahme von Staphylococcus aureus in 50.000 facher Vergrößerung
Staphylokokken sind Bakterien, die zur normalen Keimflora der menschlichen und tierischen Haut gehören. Eine problematische Spezies ist jedoch Staphylococcus aureus, der nicht nur für den Menschen gefährlich, sondern auch eine der Hauptursachen für Euterzündungen (Mastitis) bei Milchkühen ist.

Häufige Folge sind chronische und wiederkehrende Infektionen. Durch die entsprechend langanhaltende Verweildauer ist das Bakterium in der Lage seine Eigenschaften ständig zu verfeinern und sich an den Wirt anzupassen.

In einer aktuellen, durch den österreichischen Wissenschaftsfonds FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung) unterstützten Studie der Vetmeduni Vienna untersuchte das internationale Forschungsteam um Tom Grunert die Anpassung von S. aureus innerhalb des Wirtstiers im Detail.

Über einen Zeitraum von drei Monaten wurde dies bei einer auf natürlichem Wege infizierten Kuh mit chronischer subklinischer Mastitis erforscht. Die Analyse des bakteriellen Genoms ergab eine vollständige Verdrängung des ursprünglichen Bakterienstamms durch eine genetischen Variante – also eine Anpassung durch Mutation und Selektion.

Anpassung an den Wirt durch bakterielle Genomevolution öffnet neuen Weg zur Persistenz

Mit der vorliegenden Studie ist es zum ersten Mal gelungen, bei einer durch S. aureus verursachten Rindermastitis eine genetische Anpassung des Bakteriums im Wirtstier zu verfolgen.

Dazu Helene Marbach von der Abteilung für Funktionelle Mikrobiologie an der Vetmeduni Vienna: „Die Veränderung im Bakteriengenom betrifft insbesondere einen einzelnen Basenaustausch in einem Gen. Der neu entwickelte Klon zeigt starke Veränderungen bei infektionsrelevanten Phänotypen, wie z. B. eine höhere proteolytische Aktivität und Biofilmbildung.“ Die Forscherinnen und Forscher konnten damit einen neuen Weg zur Persistenz des Bakteriums nachzeichnen, welcher weg von der intrazellulären hin zu extrazellulären Persistenz führt.

Publikation

Der Artikel „Within-host evolution of bovine Staphylococcus aureus selects for a SigB-deficient pathotype characterized by reduced virulence but enhanced proteolytic activity and biofilm formation“ von Helene Marbach, Katharina Mayer, Claus Vogl, Jean Y. H. Lee, Ian R. Monk, Daniel O. Sordelli, Fernanda R. Buzzola, Monika Ehling-Schulz und Tom Grunert wurde in Scientific Reports veröffentlicht.
 


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