Lungeninfizierende Krankenhausmikrobe entlarvt
Schockierend sterben jährlich etwa fünf Million Menschen weltweit an Folgen der Infektion mit antibiotikaresistenten Keimen. Eine solche gefährliche Keime Art ist Pseudomonas aeruginosa. Forscher in einer Labors untersuchen, wie dieses Bakterium die Lungenverteidigungslinien umgeht.
Pseudomonas aeruginosa ist berüchtigt für sein Todesmutigkeitsgrad unter den weltweit gefährlichsten Krankenhauskeimen. Dieses Bakterium infiziert Atemwege und Lungen, stellt ernsthafte Risiken für Menschen mit geschwächter Immunität dar. Eine Schweizer Forschergruppe hat jüngst die Art und Weise aufgedeckt, wie dieses Bakterium die Lunge einschlägt. Sie kultivierten Lungenorganoiden und beobachteten den Fortschritt des Bakteriums, wie es die Lungenverteidigungsmauer durchbrach. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "Nature Microbiology" veröffentlicht.
Unser Atemwegssystem ist von einer spezialisierten Schleimhautschicht umhüllt, die die tieferen Schichten der Lunge schützt. Diese Schleimhaut ist aus zahllosen ziliierten Zellen und Schleimabsonderungsdrüsenzellen zusammengesetzt.
Das Schleim der Drüsenzellen verstopft Mikroorganismen und Pathogene von der Lunge, bildet also eine fast unüberwindbare Barriere. Aber Pseudomonas aeruginosa findet einen Weg, diese Barriere zu durchbrechen.
Tödliche Keime
Diese Keime werden oft als Krankenhaus-erworbene Pathogene bezeichnet, und das Robert Koch-Institut meldet, dass sie unter den häufigsten Ursachen für krankenhausbedingte Lungeninfektionen sind, insbesondere bei immunschwachen und beatmungabhängigen Personen, die ein erhöhtes Risiko aufweisen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) listet Pseudomonas aeruginosa unter den top 12 gefährlichsten bakteriellen Erreger weltweit auf, die gegen mehrere Antibiotika resistent sind.
Aber wie gelingt es diesem Bakterium, die Schleimschicht zu durchdringen? Erkenntnisse ergeben sich aus den Lungenorganoiden einer Schweizer Forschergruppe, die aus menschlichen Stammzellen kultiviert und mit dem Bakterium infiziert wurden. "Wir haben menschliche Lungenmikrogewebe kultiviert, das dem Infektionsprozess in einem Patientenkörper entspricht", erklärte Urs Jenal aus dem Biozentrum der Universität Basel in einer Pressemitteilung. "Diese Lungentypen ermöglichten uns, die Infektionsstrategie des Bakteriums zu erkennen."
list:
- Pseudomonas aeruginosa is infamous for being among the world's deadliest hospital bugs.
- This bacterium infects respiratory tracts and lungs, posing serious risks for individuals with compromised immunity.
- A Swiss research team has recently uncovered the means by which this bacterium invades the lungs.
- Our respiratory system's entire tract is shielded with a specialized mucosa, safeguarding the deeper layers of lung tissue.
- These gland cells' mucus obstructs microorganisms and pathogens from penetrating the lung, forming a nearly impregnable barrier.
- However, Pseudomonas aeruginosa manages to penetrate this barrier.
cunning strategy:
- In the early phase of infection, P. aeruginosa spreads rapidly by consuming the nutrients present in the mucus layer.
- Only a handful of bacteria come into contact with the tissue surface, and the tissue remains unscathed.
- As the infection process progresses, P. aeruginosa begins to adhere to and attack the underlying epithelial tissue.
- By targeting the gland cells, which represent only a minor fraction of the lung mucosa, the bacteria can break through the defense line and create an opening.
- The pathogens assaulted the cell membranes with immense force, forging their way in, multiplying, and eventually causing the cells to explode and die.
- The bursting of deceased cells led in turn to tears in the barrier, resulting in weak spots, which the bacteria swiftly exploited: They promptly colonized these weak spots, from which they expanded deeper into the tissue.
conclusion:
- Thanks to the development of human lung organoids, we now possess a greater understanding of how pathogens behave within human tissue and likely within patients.
- Human lung organoids and other organoids such as the kidney allowed researchers to examine the effect of antibiotics on tissue and, for instance, determine where and how bacteria survive during treatment.
- They will be vital for the future development of innovative and effective strategies for countering disease-causing agents.
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