Schleim ist vorteilhaft im Kampf gegen Bakterien

Ein möglicher neuer Schutz gegen Biofilmbildung, Polymere, die im Schleim gefunden werden, wurde von einem Forscherteam des MIT entdeckt.
Biofilme sind schleimige Bakterienablagerungen, die in medizinischen und industriellen Umgebungen eine ernsthafte Gefahr darstellen. Einmal verwurzelt, sind Biofilme extrem schwer zu beseitigen, und viel Forschung hat dazu beigetragen, zu bestimmen, wie diese schädlichen Mittel verhindert und beseitigt werden können.

Schleim ist hilfreich

Das Team der Bioingenieure, dessen Arbeit in Aktuelle Biologie, entdeckt, dass diese Polymere, genannt Muzine, in der Lage sind, Bakterien zu fangen und zu verhindern, dass sie auf einer Oberfläche zusammenkleben und sie unschädlich machen.
Katharina Ribbeck, die Eugene Bell Karriere-Entwicklungsassistent Professor für Bioingenieurwesen und Senior Autor des Papiers sagt:

"Schleim ist ein Material, das sich über Millionen von Jahren der Evolution entwickelt hat, um unsere Interaktionen mit der mikrobiellen Welt zu steuern. Ich bin sicher, dass wir uns davon inspirieren lassen können für neue Strategien, um Infektionen und bakterielle Besiedelung zu verhindern."

Mucin-Abdeckungen könnten dazu beitragen, die Bildung von Biofilm auf medizinischen Geräten zu verhindern, und könnten Anwendungen in der Körperpflege finden, wie z. B. die Kombination von Zahnpasta und Mundwasser, die die körpereigenen Abwehrkräfte stärken können, insbesondere bei Menschen, deren Schleim verbraucht ist.

Wie man Bakterien vom Ganging Up stoppt

Schleim läuft entlang der nassen Körperoberflächen, Bereiche wie Atmungs- und Verdauungstrakt. "Der Lehrbuch-Blick auf Schleim ist, dass es eine Barriere für Infektionen bildet, aber es ist überhaupt nicht klar, wie es funktioniert", sagt Ribbeck.
Um diese Frage zu beantworten, untersuchten Ribbeck und ihr Team das Verhalten von Pseudomonas aeruginosa-Bakterien in einer Wachstumsmethode, die lösliche, gereinigte Mucine enthält, lange Proteine, die mit mehreren befestigten Zuckermolekülen vervollständigt sind.
Damit Bakterien durch die Schleimschicht wandern und das Gewebe darunter infizieren können, müssen sie Gruppen bilden, die an der Oberfläche des Gewebes kleben können. Immunzellen sind darauf spezialisiert, einzelne Bakterienzellen zu bekämpfen, daher ist es für das Immunsystem schwieriger, Bakteriencluster zu eliminieren.
Ribbeck erklärt:

"Im Allgemeinen möchten Sie Bakterien haben, Sie wollen nur nicht, dass sie sich zusammenschließen. Sie wollen, dass sie mit vielen anderen Bakterien gemischt werden, die gut für Sie sind. Sie wollen nicht, dass eine einzige Spezies die Kontrolle übernimmt weil sie dann das System überwachsen können. "

In der aktuellen Studie fanden die Forscher heraus, dass Mucine die Bildung von Bakterienklumpen hemmen, indem sie ihnen nicht erlauben, zu kleben, was für sie entscheidend ist, um sich zu gruppieren. Wenn Bakterien sich bewegen können, enden sie in einer klebrigen Mischung und machen weniger Schaden.
Ribbeck sagt: "Die Mucine haben die Fähigkeit, Virulenz zu unterdrücken, indem sie die Zellen getrennt halten. Es ist, als ob man seine Kinder in getrennten Räumen hält, damit sie keine Schwierigkeiten haben."
Manchmal können Bakterien dieses Abwehrsystem durchbrechen und Infektionen verursachen. Dies kann durch eine Verringerung des Schleims aufgrund von Dehydratation, Chemotherapie und Alterung oder in Schleim verstopften Lungen von Patienten mit zystischer Fibrose beschleunigt werden.

Verwalten des mikrobiellen Verhaltens

Der hauptsächliche positive Effekt der Verwendung von Mucinen als antimikrobielle Abdeckung besteht darin, dass die Substanz pathogene Bakterien demobilisiert, ohne sie zu beenden.
Mit dieser Aussage ist es weniger wahrscheinlich, dass Bakterien eine Resistenz gegen Muzine entwickeln, wie dies bei Antibiotika der Fall ist. Die vorteilhaften Bakterien, die auf Schleimhäuten leben, würden auch überleben.
Ribbeck sagt: "Dies ist ein netter Mechanismus, bei dem man nur die Virulenzeigenschaften unterdrückt, ohne die Bakterien zu töten. Es ist die Art der Natur, mikrobielles Verhalten so zu managen, dass es nützlich sein kann, davon Gebrauch zu machen."
Ribbeck und ihr Team untersuchen nun, wie Mucine Bakterien davon abhalten, mobil zu sein, und wie sie Infektionen durch sich nicht bewegende Bakterien hemmen. Sie untersucht auch Mucin-Wechselwirkungen mit anderen pathogenen Organismen, wie Hefen.
Geschrieben von Kelly Fitzgerald