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Wie übernehmen krebserregende Bakterien unseren Magen?

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Eine neue Studie an Mäusen untersucht mit modernsten bildgebenden Verfahren, wie H. pylori, die in etwa der Hälfte der Menschen auf der Erde vorkommen, im Magen überleben und gedeihen.

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Darmbakterien sind heute eines der heißesten Themen in der Medizin.

Während Wissenschaftler die überraschend lange Liste der Erkrankungen, die Bakterien mit sich bringen können, erweitern, ist das Verständnis dafür, wie sie sowohl Medikamente als auch unser Immunsystem überlisten, immer wichtiger geworden.

Ein Bakterium, das eine unglaubliche Fähigkeit hat, Menschen zu kolonisieren, ist Helicobacter pylori. Tatsächlich wird geschätzt, dass es bei etwa der Hälfte aller Menschen in den Mägen lebt.

Es neigt dazu, zuerst in jungen Jahren in den Menschen einzudringen und bleibt dann während eines großen Teils des Lebens eines Individuums in situ.

In den meisten Menschen scheint das Bakterium keinen Schaden anzurichten, aber in einigen kann H. pylori zu Magenkrebs und Magengeschwüren führen. Ein Autor schreibt:

"Ungefähr 75% der globalen Magenkrebsbelastung und 5,5% der Malignome weltweit sind auf H. pylori-induzierte Entzündungen und Verletzungen zurückzuführen."

Die Geheimnisse von H. pylori

Trotz der Prävalenz und der Auswirkungen der H. pylori-Infektion hat sich das Verständnis des Verhaltens des Bakteriums in unserem Magen als schwierig erwiesen.

Forscher, viele von der Stanford University School of Medicine, in Kalifornien, haben kürzlich eine Reihe von Studien durchgeführt, um zu verstehen, wie H. pylori so erfolgreich im Magen bleibt. Auch Hinweise darauf, wie diese Bakterien verdrängt werden können, wollen die Wissenschaftler geben.

Mit modernsten Visualisierungswerkzeugen identifizierten die Wissenschaftler das Versteck von H. pylori. Ihre Ergebnisse haben sie kürzlich in der Zeitschrift PLOS Biology veröffentlicht.

H. pylori ist hochspezialisiert auf die Besiedlung des Magens, der ein besonders unwirtlicher Ort zum Leben ist - es ist im Wesentlichen ein Bottich mit Salzsäure. Dennoch gedeihen die Bakterien und können ihre Position über Jahrzehnte halten.

Abgesehen von der intensiven Chemie des Magens werden seine Zellen schnell ersetzt, was es noch schwieriger macht, im Magen Fuß zu fassen.

Antibiotika können H.pylori abtöten, aber im Allgemeinen vernichten sie die Bakterien nicht vollständig, und die Bevölkerung wächst bald wieder nach. Senior-Autor Dr. Manuel Amieva erklärt: "Der wieder auftauchende Stamm ist immer genau derselbe, von dem man dachte, er sei ausgerottet worden."

Daraus ergibt sich, dass H. pylori ein Versteck hat, irgendwo, unbedenklich, dass sich die Bakterien sicher regenerieren können. Die Autoren der letzten Arbeit wollten dieses Versteck aufdecken.

Wie H. pylori sich verbirgt

H. pylori haben Spinnflagellen, die lange, peitschenartige Strukturen sind, die es den Bakterien ermöglichen, sich durch ihre Umgebung zu bewegen. Wissenschaftler glauben, dass das Bakterium diesen Miniatur-Bordmotor nutzt, um sich in die Schleimschicht des Magens zu tauchen.

Die Schleimschicht schützt die Magenschleimhaut und kann daher auch dem Bakterium einen gewissen Schutz bieten.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass diese Taktik sicherlich eine Rolle spielt, aber sie entdeckten auch einen anderen Weg, wie sich die Bakterien schützen.

Um zu untersuchen, infizierten die Forscher Mäuse mit zwei Stämmen von H. pylori; einer wurde genetisch verändert, um fluoreszierendes grünes Licht auszusenden, der andere produzierte fluoreszierendes rotes Licht. Sie verwendeten auch eine Technik namens CLARITY, die es den Wissenschaftlern ermöglichte, sich durch intaktes Gewebe zu "bewegen" und ein 3D-Bild davon zu entwickeln, wo sich die Bakterien im Magen der Mäuse angesiedelt hatten.

Frühere Forschungen derselben Gruppe zeigten, dass sich H. pylori in Magen-Drüsen verstecken, die winzige Vertiefungen in der Magenwand sind.

Wenn ein besonders widerstandsfähiges Bakterium es in eine dieser Gruben schafft und sich vermehrt, werden sie unglaublich schwer zu entfernen. Die Wissenschaftler konnten nicht genau herausfinden, warum sie sich so verfestigen sollten, aber sie glauben, dass es daran liegen könnte, dass jede Drüse nur einen Eingang hat, dessen Durchmesser nur etwa viermal so groß ist wie H. pylori.

Abbildung der Streuung

Die neue Forschung untersuchte, wie sich H. pylori ausbreitet, wenn es bei einem Tier angekommen ist. Die Wissenschaftler erwarteten, dass sich die beiden Bakterienstämme (die bis auf ihre Färbung identisch waren) vermischen und zu einer Mischpopulation aus beiden Farben werden.

Sie fanden jedoch heraus, dass ein Bakterium - entweder rot oder grün -, sobald es sich in einer Magen-Drüse niedergelassen hatte, die Fähigkeit anderer Bakterien, einzudringen, einschränkte. Obwohl diese Bakterien alle der gleiche Stamm der gleichen Spezies waren, stellten die Forscher fest, dass sie ihre eigene Art übertreffen würden.

Sobald ein rotes oder grünes Bakterium eine Drüse kolonisiert und repliziert hatte, übernahmen sie Positionen in benachbarten Drüsen; dies führte zu einem Patchwork-Muster aus Rot und Grün über die Magenschleimhaut der Maus.

Es ist noch nicht genau geklärt, wie jedes Bakterium eine Grube übernimmt und sie als sein eigenes beansprucht. In einem ihrer Experimente verwendeten die Wissenschaftler jedoch Bakterien, die so konstruiert worden waren, dass sie nicht über die chemische Sensorik verfügten, mit der sie navigierten; diese Bakterien konnten keine exklusiven reinen Rot- oder Grünkolonien gründen.

In der jüngeren Vergangenheit wurden Probiotika eingesetzt, um so genannte schlechte Bakterien loszuwerden, aber, wie Dr. Amieva erklärt: "Es reicht nicht aus, einen guten probiotischen Stamm zu finden, der in dem Organ überleben kann, in dem man will, dass es lebt. Du musst Raum dafür schaffen."

Zum Beispiel schlägt Dr. Amieva einen Ansatz vor: Verleiten Sie die Bakterien aus ihren Verstecken und ersetzen Sie sie dann durch ein weniger virulentes Bakterium.

Diese Studie liefert ein klareres Bild davon, wie sich H. pylori in unseren Mägen niederlässt. Hoffentlich können diese Informationen in Zukunft helfen, einen Weg zu finden, sie zu entfernen.