Zystische Fibrose: neues Verständnis von Infektionen

Die Mikroorganismen, die die Gesundheit von Menschen mit Mukoviszidose verkomplizieren, können bei wenig bis keinem Sauerstoff überleben, fanden Biologen.
Die Forscher sagen, ihre Studie wirft ein Licht auf die Bedingungen, unter denen Mikroben, die an Mukoviszidose beteiligt sind, überleben können.

In einer Studie an 22 Kindern mit Mukoviszidose (CF) haben die Forscher neue Erkenntnisse zu "einem Spektrum aerober und anaerober Lebensstile" von Krankheitserregern gewonnen.

Die Studie beleuchtet die Bedingungen, unter denen CF-Mikroben überleben können.

Senior Co-Autorin Dianne Newman, PhD, Professorin für Biologie und Geobiologie am California Institute of Technology in Pasadena, erklärt den Kontext der Forschung für Mukoviszidose:

"Die Diversität und Anpassung krankheitsverursachender Mikroorganismen in der CF-Lungenumgebung macht CF-Infektionen zum Teil so schwer zu beseitigen."

Prof. Newman fügt hinzu:

"Wenige Studien haben versucht, die Chemie der Schleimansammlung in CF-Atemwegen zu charakterisieren, aber solche Messungen sind essentiell, wenn wir verstehen wollen, wie Mikroorganismen in der Lunge überleben und die Mikroumgebung beeinflussen."

Veröffentlicht in der Biologiezeitschrift mBioDie Forschung untersuchte die Sputumproben der Kinder. Die mikrobiologische Umgebung kann sich zwischen Patienten unterscheiden - und sogar innerhalb desselben Patienten zu verschiedenen Zeitpunkten.

Das Team fand auch heraus, dass eine Reihe von Proben das Gas Schwefelwasserstoff enthielt, der mit der Umwelt reagiert und Sauerstoff aus der Umgebung entfernt.

Patienten, die nachweisbare Spiegel dieser Form von Schwefel in ihrem Sputum aufwiesen, neigten dazu, eine geringere Schwere der Symptome zu haben.

Umweltmikrosensoren

Für die Arbeit im Labor verwendeten die Forscher Mikrosensoren, die normalerweise in der Umweltforschung eingesetzt werden, um "hochauflösende Profile des Sauerstoff- und Sulfidgehaltes" der 48 frischen Sputumproben der 22 am Kinderkrankenhaus betreuten Kinder mit CF zu messen Angeles.

Das Team fand heraus, dass die Proben nur eine sehr dünne Sauerstoffschicht an der Oberfläche aufwiesen, aber die meisten waren sauerstoffarm.

"Wir fanden Sauerstoff nur an der sehr engen Grenzfläche zwischen Luft und Proben", sagt Co-Autorin Wiebke Ziebis, Dozentin für Biowissenschaften an der University of Southern California in Los Angeles.

"Es ist nicht nur eine geschichtete Umgebung mit verschiedenen mikrobiellen Gemeinschaften in verschiedenen Tiefen des Sputums, sondern auch vorübergehend dynamisch - es gab Unterschiede nicht nur zwischen Patienten, sondern auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten für die gleichen Patienten."

Ein anderer Befund stammte von 32 Proben, die zur Kultivierung von dominanten, Mukoviszidose verursachenden Mikroorganismen geschickt wurden - 13, die beherbergt wurden Pseudomonas aeruginosa, 12 zeigten Staphylococcus aureus, fünf waren positiv für beide und zwei hatten keine.

Um die klinische Relevanz solcher Befunde zu ermitteln, sei mehr Forschung nötig, sagen die Autoren - etwa ob bestimmte metabolische Fingerabdrücke mit dem Krankheitsverlauf korrelieren und welche Behandlungen unter diesen Bedingungen am effektivsten wären.

Prof. Newman sagt: "Eine größere Vielfalt an metabolischen Überlebensstrategien muss berücksichtigt und verstanden werden, einschließlich derjenigen, die ausschließlich unter sauerstofffreien Bedingungen betrieben werden, da dies ein wichtiges Reservoir in diesem Lebensraum darstellt."

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