“Quorum Sensing“

Töten Sie den Keim nicht, sondern blockieren Sie die Kommunikation der Erreger untereinander und dadurch deren Virulenz!

Prinzipiell gibt es zwei Strategien um eine bakterielle Infektion zu kontrollieren: Strategie 1: Töten der Bakterien; Strategie 2: Abschwächen der bakteriellen Virulenz, damit sich die Keime nicht den Umgebungsbedingungen im Menschen anpassen können und so von natürlichen Abwehrmechanismen leicht eliminiert werden können. Für die letztere Strategie fehlten jedoch bis vor kurzem spezifische Zielstrukturen. Die Entdeckung, dass sich Gram-negative Bakterien mittels kleiner Moleküle "unterhalten" (das sind N-Acyl Homoserin Laktone [AHL]), um so die Produktion sekundärer Metaboliten oder Virulenzfaktoren zu koordinieren, eröffnet nun auch die zweite Strategie. Die Möglichkeit das Überleben der Bakterien oder deren Virulenz mittels spezifischer Antagonisten, die in diese "Unterhaltung" eingreifen, das "Gespräch" stören oder sogar beenden, zu beeinflussen, ist ein Lichtblick in vielerlei Hinsicht: Steigende antimikrobielle Resistenz der Bakterien, hohe Mortalität schwerer Infektionen trotz mikrobiologisch-adäquater Therapie ("in vitro super, in vivo dürftig"), steigender Anteil immunkompromitierter Patienten mit opportunistischen Infektionen, medizinisch-technischer Fortschritt mit steigendem Infektionsrisiko, etc.

Was ist "Quorum sensing" und wie sprechen Bakterien miteinander?

Die Entdeckung, dass Bakterien miteinander kommunizieren, hat die generelle Ansicht von vielen einzelnen einfachen Organismen, die unsere Welt bewohnen, geändert. Statt Sprache verwenden Bakterien Signalmoleküle, die in die Umgebung abgegeben werden. Zusätzlich zur Freisetzung von Signalmolekülen können Bakterien auch die Anzahl der freigesetzten Moleküle (die Konzentration) innerhalb der Population messen. Heute wird der Begriff des "Quorum Sensing" (QS) verwendet, um ein Phänomen zu beschreiben, bei dem die Akkumulation von Signalmolekülen verschiedener Bakterien es einer einzelnen Bakterienzelle ermöglicht, die Anzahl der Bakterien in ihrer Umgebung (die Zelldichte) zu empfinden und in weiterer Folge darauf zu reagieren. In der natürlichen Umgebung leben verschiedene Bakterien zusammen, die verschiedene Signalmoleküle verwenden. Da verschiedene Bakterien verschiedene "Sprachen sprechen", verstehen sich Bakterien nicht immer untereinander.

Warum sprechen Bakterien miteinander?

QS ermöglicht es Bakterien ihr Verhalten zu koordinieren. Da sich Umweltbedingungen oft rasch verändern, müssen sie schnell reagieren können, um zu überleben. Die Antworten auf Veränderungen beinhalten die Anpassung an die Verfügbarkeit von Nahrung, die Verteidigung gegen andere Mikroorganismen, die um dieselbe Nahrung kämpfen und das Vermeiden von giftigen Substanzen, die potenziell gefährlich sein können. Für pathogene Bakterien ist es besonders wichtig, während einer Infektion (von Menschen, Tieren, oder auch Pflanzen) ihre Virulenz zu koordinieren, um einerseits der Immunantwort des Wirts zu entkommen und andererseits eine erfolgreiche Infektion zu etablieren.