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Chlamydia trachomatis.
Chlamy­dia tracho­ma­tis Einschluß­kör­per­chen (braun) in einer McCoy-Zellkul­tur.Bild: CDC

Bakte­rien vom Stamm Chlamy­dia tracho­ma­tis sind beim Menschen für eine Reihe schwe­rer Krank­hei­ten verant­wort­lich. So zählt eine Chlamy­dien-Infek­tion zu den häufigs­ten sexuell übertrag­ba­ren Erkran­kun­gen der Welt. Aktuelle Schät­zun­gen gehen davon aus, dass weltweit je nach Alters­gruppe bis zu zehn Prozent der Bevöl­ke­rung mit den Erregern infiziert sind.

Ohne Behand­lung verur­sa­chen die Bakte­rien bei Frauen häufig eine Verkle­bung der Eilei­ter, was Eilei­t­er­schwan­ger­schaf­ten oder Unfrucht­bar­keit zur Folge haben kann. Neuere Befunde belegen sogar, dass Chlamy­dien-Infek­tio­nen die Entste­hung von Eierstock­krebs fördern. Männer können nach einer Infek­tion zeugungs­un­fä­hig werden.

Eine weitere Folge einer Chlamy­dien-Infek­tion tritt vor allem in tropi­schen Ländern auf: Dort befal­len die Bakte­rien die Augen und können zur Erblin­dung führen. Rund 150 Millio­nen Menschen sollen daran erkrankt sein. Andere Stämme können Lungen­ent­zün­dun­gen auslö­sen und stehen im Verdacht, Krank­hei­ten wie beispiels­weise Arteri­en­ver­kal­kung und Alzhei­mer zu verursachen.

Der Wirt versorgt seinen Gast

Damit Chlamy­dien leben und sich vermeh­ren können, sind sie aller­dings auf die Unter­stüt­zung ihres „Opfers“ angewie­sen. Wie die Analyse des Genoms von Chlamy­dia tracho­ma­tis zeigt, fehlen dem Bakte­rium zahlrei­che Stoff­wech­sel­pro­zesse komplett oder sind nur in Bruch­stü­cken vorhan­den. Aus diesem Grund muss das Bakte­rium während seines ganzen Entwick­lungs­zy­klus von seiner Wirts­zelle mit den notwen­di­gen Nährstof­fen – Nukle­in­säu­ren, Prote­inen und Lipiden – konti­nu­ier­lich versorgt werden. Es hat also großes Inter­esse daran, dass die von ihm befal­lene Zelle intakt und am Leben bleibt.

Wie Chlamy­dien das schaf­fen, unter­sucht Profes­sor Thomas Rudel, Inhaber des Lehrstuhls für Mikro­bio­lo­gie an der Univer­si­tät Würzburg, gemein­sam mit seinem Team schon seit Länge­rem. Jetzt haben die Wissen­schaft­ler neue Details der Inter­ak­tion zwischen Chlamy­dia tracho­ma­tis und seiner Wirts­zelle entschlüs­selt. In der aktuel­len Ausgabe von Cell Reports stellen sie ihre Ergeb­nisse vor.

Chlamy­dien hindern die Zellen am Selbstmord

„Wenn Chlamy­dien eine Zelle befal­len, führt dies immer zu einer Reihe von Schäden am Erbgut dieser Zelle“, sagt Thomas Rudel. Im Normal­fall hätte das zur Folge, dass die Zelle sich von selbst quasi „still­legt“ oder gar den program­mier­ten Zelltod – die Apoptose – einlei­tet. Auf diese Weise verhin­dert ein Organis­mus, dass sich Zellen mit einer Fehlfunk­tion unkon­trol­liert vermeh­ren und größere Schäden hervor­ru­fen können. Im Fall einer Chlamy­dien-Infek­tion passiert das aller­dings nicht; anschei­nend ist das Bakte­rium in der Lage, den program­mier­ten Zelltod in der befal­le­nen Zelle zu verhindern.

„Wir konnten zeigen, dass Chlamy­dien in den von ihnen befal­le­nen Zellen das Tumor­su­pres­sor-Protein p53 außer Kraft setzen und einen Prozess in Gang setzen, in dessen Folge die Schäden am Erbgut repariert werden“, sagt Rudel. „Wächter des Genoms“: Unter diesem Namen ist das p53-Protein auch bekannt. Es besitzt die Fähig­keit, den Zellzy­klus in geschä­dig­ten Zellen zu unter­bre­chen und damit die Zelle an der Teilung zu hindern. Die Zelle hat dadurch mehr Zeit, Schäden am Erbgut zu reparie­ren oder – wenn eine Repara­tur nicht mehr möglich ist – sich selbst außer Gefecht zu setzen.

In einer Reihe von Experi­men­ten konnten die Würzbur­ger Mikro­bio­lo­gen Details der Bezie­hung zwischen Bakte­rium und dem Tumor­su­pres­sor aufklä­ren. Unter anderem stell­ten sie dabei fest:

  • Weil eine Chlamy­dien-Infek­tion immer mit Schädi­gun­gen am Erbgut einher­geht, hindern die Bakte­rien das Tumor­su­pres­sor-Protein p53 an seiner Arbeit. In ihren Experi­men­ten gelang es den Wissen­schaft­lern nicht einmal dann den Zelltod einzu­lei­ten, wenn sie den von Chlamy­dien befal­le­nen Zellen hohe Dosen einer Erbgut-schädi­gen­den Substanz verabreichten.
  • Hielten die Forscher in infizier­ten Zellen die Konzen­tra­tion von p53 künst­lich hoch, konnten sich die Chlamy­dien nicht mehr entwi­ckeln. Sie verharr­ten in ihrem Lebens­zy­klus in einem Stadium, in dem sie nicht infek­tiös sind.
  • Wie p53 Chlamy­dien in Schach hält, ist unklar. Da seit Kurzem bekannt ist, dass das Protein eine Reihe von Stoff­wech­sel­pro­zes­sen beein­flusst, darun­ter auch den der Glyko­lyse und des Gluko­se­trans­ports, unter­such­ten die Würzbur­ger Mikro­bio­lo­gen auch diesen Aspekt. Schließ­lich sind Chlamy­dien darauf angewie­sen, von ihrer Wirts­zelle mit Glukose versorgt zu werden. Ein direk­ter Zusam­men­hang bestä­tigte sich dabei aller­dings nicht.
  • Dafür konnten die Wissen­schaft­ler an anderen Stelle einen Mecha­nis­mus identi­fi­zie­ren, über den die Bakte­rien und das Tumor­su­pres­sor-Protein mitein­an­der inter­agie­ren: die Glukose-6-P-Dehydro­ge­nase – ein Schlüs­sel­en­zym inner­halb des Pento­se­phos­phat-Zyklus‘. Blockier­ten die Forscher dieses Enzym und damit den gesam­ten Zyklus, ging das Wachs­tum der Chlamy­dien drama­tisch zurück. Kurbel­ten sie den Zyklus hinge­gen künst­lich an, wuchsen die Bakte­rien auch dann weiter, wenn in den Wirts­zel­len die p53-Konzen­tra­tion hoch war.

„Unsere Ergeb­nisse zeigen zwei Dinge sehr deutlich: Zum einen inakti­vie­ren Chlamy­dien das Tumor­su­pres­sor-Protein p53, um sich in der infizier­ten Zelle überhaupt vermeh­ren zu können. Dass sie dafür einen der wichtigs­ten Tumor­su­pres­so­ren ausschal­ten müssen, könnte den Zusam­men­hang von Chlamy­dien-Infek­tio­nen und Tumor­ent­ste­hung erklä­ren“, sagt Thomas Rudel. Zum anderen habe sich damit die Bedeu­tung des Pento­se­phos­phat-Zyklus‘ gezeigt – nicht nur bei der Repara­tur des Erbguts, sondern auch für die optimale Versor­gung der Bakte­rien mit lebens­not­wen­di­gen Nährstoffen.

Origi­nal­bei­trag: Siegl et al. (2014): „Tumor Suppres­sor p53 Alters Host Cell Metabo­lism to Limit Chlamy­dia tracho­ma­tis Infec­tion.“ In: Cell Reports, http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2014.10.004

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