Jenaer Biologe enttarnt gefährliche Mikroben

Einen wesentlichen Beitrag zur Aufklärung des Krankheitsmechanismus der Lyme-Borreliose leistet Prof. Dr. Peter Zipfel, Leiter der Abteilung Infektionsbiologie am Jenaer Hans-Knöll-Institut für Naturstoff-Forschung. In Zusammenarbeit mit Frankfurter Forschern ist es ihm gelungen, die Erreger dieser Krankheit, Bakterien der Gattung Borrelia, zu enttarnen.

 Die Borrelien verstecken sich vor den Angriffen des menschlichen Immunsystems wie der sprichwörtliche Wolf im Schafspelz, indem sie Kontroll-Eiweiße des Menschen an ihre Oberfläche binden und so verhindern, dass der Körper sie als feindliche Eindringlinge erkennt.

Die Lyme-Borreliose, benannt nach dem amerikanischen Ort Lyme, in dem sie 1976 zum erstenmal beschrieben wurde, ist eine in Nordamerika und Europa verbreitete Krankheit, die von blutsaugenden Zecken übertragen wird. In Deutschland zählt man jährlich etwa 30.000 bis 60.000 neue Fälle. Nach dem Zeckenbiss tritt zunächst eine lokale Hautreaktion auf, die meist von selbst verschwindet. Die Infektion kann aber auch chronische Erkrankungen zur Folge haben, die vor allem die Gelenke, das Zentrale Nervensystem und die Haut betreffen.

Erst 1982 gelang es dem amerikanischen Forscher Willy Burgdorfer, die Verursacher der Erkrankung, die Borrelien, zu isolieren. Wie man bald feststellte, unterscheiden sich einzelne Arten dieser dünnen, spiralig gewundenen Bakterien in ihrer Fähigkeit, im menschlichen Körper zu überleben, ohne eine Immunantwort auszulösen, und den Menschen damit krank zu machen.

Worauf dieser Unterschied in der Überlebensfähigkeit beruht, konnte der Jenaer Infektionsbiologe Prof. Dr. Peter Zipfel zusammen mit seinen Frankfurter Kollegen PD Dr. Peter Kraiczy und Prof. Dr. Volker Brade aufklären: Diejenigen Borrelien, die dem Angriff des Immunsystems entgehen, sind in der Lage, bestimmte Eiweiße auf ihrer Oberfläche zu binden. Diese Eiweiße, so genannte Komplementregulatoren, setzt der menschliche Körper normalerweise ein, um seine eigenen Zellen vor einer Zerstörung durch das Immunsystem zu schützen.

Denn um bei Gefahr besonders schnell reagieren zu können, ist ein Teil des Immunsystems ständig aktiviert. Man nennt diesen Teil das Komplementsystem, weil es die Abwehr mittels Antikörpern ergänzt, also komplementiert. Damit der Körper nicht seine eigenen Zellen durch das Komplementsystem angreift, sind diese Zellen durch Eiweiße geschützt, die die Aktivität des Systems regulieren. Mit ihrer Hilfe unterscheidet der Körper praktisch zwischen gut und böse.

Die trickreichen Borrelien machen sich genau das zunutze, indem sie Strukturen auf ihrer Oberfläche ausbilden, die an die Komplementregulatoren binden. So getarnt können sie im Blutstrom überleben, weil der Körper sie nicht als Eindringlinge erkennt und das Immunsystem sie nicht angreift. Diejenigen Borrelien, deren Überlebensfähigkeit nicht so groß ist, haben solche Strukturen nicht.

Zipfel, der auch Professor für Infektionsbiologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist, hofft, mit seinen Arbeiten zu einem Durchbruch in der Bekämpfung von Infektionskrankheiten beizutragen. Denn auch andere Mikroorganismen wenden ähnliche Strategien an wie die Borrelien. Wie der Jenaer Forscher selbst in Zusammenarbeit mit der Nachwuchsgruppe Molekulare Immunbiologie am HKI (unter Leitung von Dr. Jens Hellwage) sowie mit schwedischen und finnischen Wissenschaftlern zeigen konnte, tricksen auch der Scharlach-Erreger (Streptococcus pyogenes), der Verursacher der Lungenentzündung (Streptococcus pneumoniae) und der Hautpilz Candida albicans das menschliche Immunsystem nach der Wolf-im-Schafspelz-Methode aus. Gezeigt wurden ähnliche Mechanismen außerdem unter anderem für das Immunschwächevirus HIV.

„Diese Ergebnisse zeigen uns, dass Komplementregulatoren für das Verständnis vieler Infektionskrankheiten eine zentrale Rolle spielen“, betont Zipfel, der seit Jahren in der Komplementforschung tätig ist. „Wenn wir durchschauen, wie die Erreger sich unserer eigenen Schutzsysteme bedienen, können wir genau an dieser Stelle mit einer Therapie ansetzen, ohne den menschlichen Körper zu schädigen“, so der Wissenschaftler weiter. Gelänge es zum Beispiel, die Mikroben nach dem Eindringen in den Körper daran zu hindern, ihr Schutzschild aufzubauen, könnte man die oft gravierenden Folgen der Infektion schon im frühen Stadium vermeiden.

Das Wechselspiel zwischen Immunsystem und Krankheitserregern ist einer der Forschungsschwerpunkte der Abteilung Infektionsbiologie am HKI. Die vier Arbeitsbereiche Bakteriologie, Mykologie (Pilzkunde), Angeborene Immunabwehr und Erworbene Immunabwehr ergänzen sich dabei in ihrem fachlichen und methodischen Wissen. Prof. Peter Zipfel ist seit 2000 Leiter dieser Abteilung.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Peter Zipfel, Abteilung Infektionsbiologie am HKI
Tel.: 03641/ 65 69 00, Fax: 03641/ 65 69 02
E-Mail: zipfel@pmail.hki-jena.de