Eine neue Entdeckung, die Forscher der University of Michigan Medical School und ihre Kollegen gemacht haben, könnte diesem Verständnis näher bringen – und zu besseren Behandlungen führen.
In einer Veröffentlichung in Nature berichtet das Team, dass ein Toxin, das von dem weit verbreiteten Bakterium Staphylococcus aureus – im Volksmund als „Staphylokokken“ bekannt – produziert wird, Zellen des Immunsystems in der Haut zu einer Reaktion veranlasst, die ekzemähnliche Ausschläge hervorruft.
Die Freisetzung des Moleküls, Delta-Toxin genannt, durch Staphylokokken verursacht, dass immunbezogene Mastzellen in der Haut winzige Körnchen freisetzen, die Entzündungen verursachen. Dies geschah jedoch nicht, wenn die Haut Staphylokokkenstämmen ausgesetzt war, denen das Gen für Delta-Toxin fehlte.
Dieser Zusammenhang zwischen einem spezifischen S. aureus-Toxin und der Degranulation von Mastzellen deutet auf einen sehr spezifischen Mechanismus hin, obwohl er nicht ausreicht, um anzunehmen, dass Delta-Toxin von Staphylokokken allein Ekzeme verursacht, sagt der Hauptautor und U-M-Professor Gabriel Nunez, M. D.D. Genetische Anfälligkeit spiele wahrscheinlich auch eine Rolle, sagt er.
Die Ergebnisse wurden an Mäusen gewonnen, so dass es noch zu früh ist, um zu sagen, dass derselbe Effekt bei Menschen auftritt, die an Ekzemen, auch atopische Dermatitis genannt, leiden. Die Forscher fanden jedoch signifikante Mengen an Staphylokokken-Delta-Toxin in Hautproben von Patienten mit Ekzemen.
Nunez, der Hauptautor Yuumi Nakamura, M.D., Ph.D., der Mitautor Naohiro Inohara, Ph.D., und ihre Kollegen hoffen, dass ihre Ergebnisse einen neuen Weg für die Entwicklung von Behandlungen eröffnen, die den 15 bis 30 Prozent der Kinder und 5 Prozent der Erwachsenen mit Ekzemen helfen können.
Einige – auch Patienten – haben bereits festgestellt, dass Ekzempatienten, die wegen anderer Erkrankungen Antibiotika einnehmen, eine Linderung der Ekzemsymptome erfahren. Aber Antibiotika haben als Langzeittherapie für eine chronische Erkrankung wie das Ekzem viele Nachteile – vor allem die Gefahr, dass sie zu dem bereits ernsten Problem des multiresistenten Staphylococcus aureus (MRSA) beitragen.
Die Forschung wurde von den National Institutes of Health (NIH) finanziert und umfasste NIH-Forscher, die sich mit S. aureus beschäftigen. Nunez merkt an, dass der anfängliche Hinweis auf eine Verbindung völlig zufällig kam, als zufälliger Befund in einer nicht verwandten Mastzellenstudie, die sie durchführten. Sie konzentrierten sich auf das wenig bekannte Delta-Toxin und begannen zu untersuchen, inwieweit es Mastzellen zu Entzündungen anregt.
„Wir wissen, dass bei 90 Prozent der Patienten mit atopischer Dermatitis, auch Ekzem genannt, Staphylokokken auf der Haut nachweisbar sind“, sagt Nunez, der Paul de Kruif Professor für akademische Pathologie ist. „Bislang wurde jedoch nicht vermutet, dass es sich dabei um einen primären Beitrag handelt, da es keine eindeutige mechanistische Verbindung gab. Jetzt haben wir Beweise dafür, dass es in der Tat einen direkten Zusammenhang geben könnte.“
Die Herausforderung bestehe darin, Wege zu finden, um die Wirkung von Delta-Toxin zu hemmen, so dass Mastzellen nicht provoziert werden und keine Entzündung auftritt – aber auf eine Art und Weise, die nicht zur Entwicklung resistenter Bakterien führt.
Wenn die Forscher zum Beispiel den Rezeptor auf den Mastzellen finden können, an den das Delta-Toxin bindet, können sie vielleicht einen Rezeptorblocker entwickeln. Und die Forscher hoffen, menschliche Ekzempatienten untersuchen zu können, um festzustellen, ob das Delta-Toxin die gleiche Rolle spielt wie bei den Mäusen.
Zum Ursprung vordringen
Teil der spannenden Herausforderung, die diese neue Entdeckung darstellt, so Nunez, ist es einfach, mehr darüber zu erfahren, was das Delta-Toxin bewirkt und warum die Bakterien es produzieren.
„Dieses Bakterium ist überall, aber über das Delta-Toxin ist sehr wenig bekannt“, erklärt Nunez. „Die Bakterien produzieren es wahrscheinlich nicht, um Krankheiten zu verursachen, sondern als Reaktion auf eine Zunahme von Nachbarbakterien – etwas, das als Quorum Sensing bezeichnet wird.“
Das Gen für das Toxin wird durch einen zellulären Weg reguliert, der für die Virulenz von S. aureus oder die Fähigkeit, Krankheiten zu verursachen, verantwortlich ist. Die Staphylokokken können Delta-Toxin produzieren, um andere konkurrierende Bakterien auf der Haut abzutöten – einschließlich gutartiger und nützlicher Bakterien.
Das Toxin könnte also mit dieser Art von „Kampf“ zwischen mikroskopischen Organismen zu tun haben, die um eine Nische im Wirtskörper kämpfen. „Vielleicht wird der Wirt – der Mensch – mitten in den Krieg hineingezogen“, spekuliert Nunez. „Und das Ekzem ist der Kollateralschaden der Bakterien, die den Delta-Toxin-Faktor produzieren, um die Besiedlung zu verursachen und die Mastzellen des Wirts zu verschlimmern. Um das herauszufinden, sind weitere Forschungen erforderlich.
Diese Art von Forschung ist das Ziel der neuen Host Microbiome Initiative der U-M. Nunez ist einer von Dutzenden von U-M-Fakultäten aus vielen Disziplinen, die sich zusammengeschlossen haben, um das Zusammenspiel zwischen Bakterien und anderen mikroskopischen Organismen und verschiedenen Aspekten des menschlichen Körpers und von Krankheiten zu untersuchen. Mit der neuen Finanzierung durch die strategische Forschungsinitiative der Medizinischen Fakultät werden sie ihre Forschung in den kommenden Monaten und Jahren beschleunigen.