Chamäleon im Magen

31. August 2020

Als eines der wichtigsten Erfolgsrezepte des krebserregenden Magenbakteriums Helicobacter pylori gilt seine extreme genetische Vielfalt. LMU-Mikrobiologen haben erforscht, wie sich der Keim an neue Wirte anpasst.

Etwa die Hälfte der Weltbevölkerung ist mit dem Magenbakterium Helicobacter pylori infiziert. Oft verläuft die Infektion symptomlos, sie kann aber auch verschiedene Magen-Darm-Beschwerden verursachen. Etwa ein Prozent der Infizierten erkranken an Magenkrebs. Eines der Hauptmerkmale des Erregers ist seine genetische Anpassungsfähigkeit – und diese kommt bereits kurz nach der Infektion zum Tragen, wie die LMU-Mikrobiologen Professor Sebastian Suerbaum und Professor Christine Josenhans und ihre Arbeitsgruppen am Max von Pettenkofer-Institut im Fachmagazin mbio berichten.

Für ihre Studie konnten die LMU-Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin auf eine einzigartige Sammlung von Bakterien zurückgreifen, die im Rahmen einer Impfstoffstudie gewonnen wurde. Dabei wurden menschliche Freiwillige mit H. pylori infiziert und die Infektion über zehn Wochen beobachtet. Am Ende des Zeitraums wurden die Bakterien wieder aus dem Magen isoliert und die Infektionen anschließend antibiotisch behandelt. Mit Hilfe moderner Genomsequenzierungsverfahren verglichen die Wissenschaftler den ursprünglichen H. pylori-Stamm mit den Isolaten, die sich drei Monate in den Freiwilligen entwickeln konnten. Ihre Ergebnisse zeigten, dass bereits nach so kurzer Zeit zahlreiche Mutationen im bakteriellen Erbgut nachweisbar waren. Viele davon betrafen Gene, die direkt an der Interaktion zwischen Bakterium und Wirt beteiligt sind. Hierzu gehören Proteine der Zellhülle, aber auch Proteine, die Substanzen aus der Umgebung des Bakteriums aufnehmen können, sogenannte Transporter. Neben genetischen Veränderungen der Basensequenz konnten die Wissenschaftler auch epigenetische Veränderungen im DNA-Methylierungsmuster nachweisen, mit dem die Bakterien auf die spezifischen Verhältnisse in ihrem Wirt reagierten. Diese Ergebnisse erlauben nach Überzeugung der Wissenschaftler einen wichtigen Einblick in die frühe Phase der Anpassung des Krankheitserregers an seine menschlichen Wirte.

Titel der Originalarbeit

Estibariz I, Ailloud F, Woltemate S, Bunk B, Spröer C, Overmann J, Aebischer T, Meyer TF, Josenhans C, Sebastian Suerbaum
In Vivo Genome and Methylome Adaptation of cag-Negative Helicobacter pylori during Experimental Human Infection
mBio 2020;11(4):doi: 10.1128/mBio.01803-20.

Quelle: LMU