Wie Multi-Resistente Staphylococcus aureus-Zellen (die berühmt-berüchtigten MRSA) ein Antibiotikum austricksen

 

Ich benutze picsart_10-25-08-07-39das Adjektiv „faszinierend“ für meine Beiträge sehr häufig, doch passender können die Ergebnisse, welche Wissenschaftler weltweit zu Tage fördern, einfach nicht beschrieben werden.

Forscher des Imperial College London um Dr. Andrew Edwards konnten in einer gestern in Nature Microbiology veröffentlichten Studie zeigen, wie MRSA-Zellen der Wirkung eines der wirksamsten Reserveantibiotika entgehen können: dem Daptomycin.

Dieses Antibiotikum wird dann einsetzt, wenn kaum noch andere Wirkstoffe bei Haut- und Weichteil-Infektionen eine Wirkung zeigen. Und auch hier können in 20% der Fälle Resistenzen auftreten, was bei einem Erreger, der gegen immer mehr Antibiotika resistent wird, ein immens großes Problem darstellt. Das Daptomycin bindet u.a. an die Zellmembran (genauer an die Phospholipid-Doppelschicht im Inneren der Membran) der MRSA-Zellen, reichert sich dort an und bildet Poren, so dass wichtige Ionen aus der Zelle heraustreten und die Zelle somit geschädigt wird. Um diesem Schicksal zu entgehen, machen die Zellen etwas, was Piloten einer F22-Raptor (das oben dargestellte Kampfflugzeug) bei einer nahenden Rakete (analog zum Daptomycin) auch machen würden: sie lassen sogenannte „flares“ ab, das sind Täuschkörper, die die Raketen dann ablenken. Als Täuschkörpern werden dann aber Membran-Phospholipide abgesondert, die genau das Gleiche machen: nämlich das Daptomycin abfangen, da beide eine fettartige Struktur aufweisen und somit dem Tod entgehen. Es gibt noch zig andere sogenannte Immun-Evasions-Mechanismen, aber alle haben eines gemeinsam: sie sind einfach nur genial!

Bildquellen:

Links: F22-Raptor
Rechts: MRSA-Zelle, die Membran-Phospholipide absondert

Warum bestimmte Nahrungsmittel zu Migräne führen können. 

Und wieder faszinierende Ergebnisse zum Einfluss unserer bakteriellen Mitbewohner (des sogenannten humanen Mikrobioms) auf unsere Gesundheit. Erst kürzlich berichtete ich von einem sehr wahrscheinlichen Zusammenhang des intestinalen Mikrobioms (sprich der bakteriellen Bewohner unsere Darms) auf die Entstehung der multiplen Sklerose. Nun gibt es ähnliche Ergebnisse zur Entstehung der Migräne. Eine fürchterlich schmerzhafte Krankheit mit unbekanntem Ursprung. Millionen Menschen leiden dabei an immer wiederkehrenden, sehr schlimmen Schmerzen in der Schläfen- und Sitrnregion, Lichtempfindlichkeit, Übelkeit etc., wodurch ein normaler Tagesablauf nicht mehr möglich ist.

U.a. Entzündungsprozesse im Gehirn werden als möglicher Auslöser gehandelt und auch bestimmte Nahrungsmittel als sogenannte Trigger bzw. Auslöser einer Migräneattacke sind bekannt. All diese Nahrungsmittel haben eines gemeinsam: einen hohen Gehalt an Nitrat. 

Wie eine neue Veröffentlichung von Forschern der Universität California zeigen konnte (http://msystems.asm.org/content/1/5/e00105-16#DC1) besitzen für Migräne anfällige Patienten eine anders zusammengesetzte Mikroflora des Mundes. 

Nach der genetischen Analyse der sogenannten 16S rRNA von hunderten Speichel- und Stuhlproben konnten die Forscher einen klaren Unterschied in der Zusammensetzung des jeweiligen Mikrobioms feststellen. Nitrat-reduzierende, sprich verstoffwechselnde, Bakterienarten der Gattungen Streptococcus und Pseudomonas waren gehäuft in den Proben von Migränepatienten anzutreffen. Ein klarer Hinweis auf folgenden Zusammenhang:

metabolisieren, also verstoffwechseln, diese Bakterienarten das oral zugeführte Nitrat zu Nitrit, wird dieses wiederum zu Stickstoffmonoxid umgesetzt, was wiederum zu Gefäßerweiterungen (Vasodilatation) führen kann und dies schlußendlich zu den gefürchteten Migräneattacken. 

Wenn sich dieser Zusammenhang tatsächlich als ein Auslöser der Migräne herausstellt, könnte man mit probiotischen Ansätzen versuchen diese Bakterienarten durch nicht nitrat-umsetzende Arten zu ersätzen und die Migräneattacken verhindern. 

Sehr spannend und dieser Ansatz wird auf jeden Fall weiter verfolgt werden. Updates folgen, sollten sich hier spannende Neuigkeiten ergeben.

Moral or not Moral? Von der Moral des autonomen Fahrens.

Das autonome Fahren wird immer mehr zur Realität. In schätzungsweise 5-10 Jahren werden immer mehr Fahrfunktionen von einer KI gesteuert werden und wir werden uns zurücklehnen und eine Zeitung lesen. Wenn wir der Technik denn vertrauen wollen. Noch gibt es einige Probleme und Fragen zu klären. U.a. die Frage, wie denn die KI bei einer bevorstehenden und unvermeidbaren Kollision entscheiden soll, um möglichst viele Leben zu retten.moral Nur welches Leben ist lebenswert?

Der KI muss daher also eine Art Moral einprogrammiert werden. Dazu hat das MIT eine Moral Machine ins Netz gestellt, um zu verstehen, wie wir Menschen entscheiden würden.

Soll lieber eine Frau sterben oder ein Mann? Alt oder jung? Und was ist mit dem sozialen Status: gesetzestreuer Bürger oder doch lieber der Verbrecher?

Testet Sie es selbst:

http://moralmachine.mit.edu/

Bildquelle: http://caramelosblog.es/2011/10/moral-genetica/

Der Nobelpreis für Medizin 2016 geht an Autophagie-Forscher aus Japan

Der Nobelpreis für Medizin 2016 wird an Prof. Dr. Yoshinori Ohsumi aus Japan vergeben. Ich hatte eigentlich erwartet, dass der diesjährige Preis an Prof. Dr. Emmanulle Charpentier für die Mitentdeckung des bahnbrechenden, gentechnischen Tools CRISPR-Cas9 verliehen werden würde, aber es kam nun doch anders. Sicherlich nicht unverdient. Seine 1993 veröffentlichte, wegweisende Puplikation

„Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae“

Honorary Professor Yoshinori Ohsumi

in der er und sein Kollege Tsukada 15 verschiedene Gene aus der Bäckerhefe, die für den zellulären Mechanismus der Autophagie wichtig sind, in mühsamer mikroskopischer Handarbeit beschrieben,  und natürlich für viele weitere Arbeiten zum diesem Thema, erschien dem Kommitee als würdig, die größte wissenschaftliche Auszeichnung innerhalb der Medizin und Biologie an diesen Wissenschaftler zu vergeben.

Ich gratuliere von Herzen, da die Autophagie ein sehr wichtiger, zellulärer Prozess, auch im Menschen ist. Folgende Grafik verdeutlich dies sehr gut:

autophagy

Die Autophagie könnte man sehr gut mit einer Art Selbt-Verdauung, oder treffender, mit einer Art Recyclingprozess beschreiben. Hungern z.B. menschliche Zellen, sprich werden diese nicht ausreichend mit Nährstoffen versorgt, so werden einzelne, nicht benötigte Proteine innerhalb der Zelle abgebaut und die Aminosäuren anderen, biochemischen Prozessen innerhalb der Zelle zugeführt. Ebenso spielt die Autophagie eine Rolle beim Abbau von defekten Proteinen (oftmals durch eine Fehlfaltung der Proteine herrührend, siehe dazu Tertiärstruktur der Proteine) und somit auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krankheiten, wie z.B. Krebs. Aber auch bei Infektionen spielt dieser Prozess eine sehr wichtige Rolle, wie die Arbeitsgruppe unter Führung meiner geschätzen Kollegin Frau Prof. Dr. Tassula Proikas-Cezanne (Universität Tübingen) zeigen konnte.

In dieser Arbeit, in Zusammenarbeit mit meiner alten Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Friedrich Götz (ebenfalls Universität Tübingen), konnte eindrucksvoll gezeigt werden, wie mit der Bakterienart Staphylococcus aureus infizierte Zellen, diese Bakterien in sogenannten Autophagosomen umschlossen und höchstwahrscheinlich der Zerstörung mit Hilfe von bestimmten Enzymen (sogenannten Lysozymen) zugeführt werden. Also eine Art Abwehrmechanismus unseres Körpers, zusätzlich zu Mechanismen unseres Immunsystems.

Ich denke, es wird sehr gut ersichtlich, wie wichtig die Autophagie für die Gesundheit des Menschen ist.

Bildquellen:
http://www.titech.ac.jp/english/news/2015/030266.html
http://www.tanpaku.org/autophagy/