Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Schnellere Diagnose für Erreger der nekrotisierenden Fasziitis
HZI-Forscher identifizieren potenzielle Biomarker für Einzelerreger und Mischinfektionen
Schwere Infektionen durch „fleischfressende“ Bakterien machen
zunehmend Schlagzeilen.
Dahinter steckt das
Krankheitsbild der
nekrotisierenden Fasziitis (necrotizing soft tissue infections).
Diese
seltenen Infektionskrankheiten verursachen dramatische
Gewebezerstörungen.
- Den Patienten müssen oft Gliedmaßen amputiert werden
oder sie versterben, bevor eine passende Therapie gefunden wird.
- Der
rasante Krankheitsverlauf, verschiedene bakterielle Erreger und deren
zunehmende Antibiotikaresistenz machen eine Schnelldiagnostik nötig.
Forscher des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) erlangten
jetzt mithilfe modernster Methoden erstmals Einblicke
in die
Zusammensetzung der Erreger der oft durch bakterielle Mischinfektionen
verursachten Krankheit.
Zudem konnten sie die am Infektionsort
ablaufenden Prozesse besser charakterisieren und
Unterschiede in der
Wirtsantwort in Abhängigkeit vom Erregerspektrum beobachten.
Damit
gelang es, potenzielle Biomarker für die durch Einzelerreger wie
Streptococcus pyogenes oder bakterielle Mischinfektionen verursachte
nekrotisierende Fasziitis zu identifizieren.
Diese neuen Biomarker
könnten zukünftig in der klinischen Anwendung eine schnellere Diagnostik
der Erreger und damit eine zugeschnittene Therapie ermöglichen. Ihre
Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jetzt im renommierten
Fachjournal Nature Communications.
Streptococcus-Arten können die nekrotisierende Fasziitis auslösen
HZI/Manfred Rohde
Es ist ein Wettlauf gegen die Zeit:
- Die unauffälligen grippeähnlichen
Anfangssymptome der nekrotisierenden Fasziitis (NF) sind für Ärzte
schwer zu diagnostizieren.
Völlig gesunde Menschen können daran
erkranken, aber vor allem immungeschwächte Menschen.
- Den Patienten
bleiben nur drei bis vier Tage für eine Rettung.
- Die Sterberate liegt
bei 30 Prozent und steigt auf 70 Prozent an, wenn die richtige klinische
Diagnose fehlt.
- Zudem ist eine schnelle Identifizierung der Erreger
dringend nötig, um die Patienten mit einer zugeschnittenen Therapie
behandeln zu können.
- Dies ist auch besonders bedeutsam vor dem
Hintergrund zunehmender Antibiotikaresistenzen vieler Bakterienarten.
Lange war nicht bekannt, welche unterschiedlichen Erreger überhaupt bei
der nekrotisierenden Fasziitis involviert sind.
Im Rahmen des
EU-Projektes INFECT wurde für diese Grundlagenforschung die weltweit
größte Patienten-Kohorte zur nekrotisierenden Fasziitis angelegt. Für
die Analysen standen humane Gewebeproben von insgesamt 150 Patienten zur
Verfügung, die von Klinikern aus Norwegen, Dänemark und Schweden in
einer Biobank gesammelt wurden.
„Die
nekrotisierende Fasziitis ist derzeit vermehrt in den Medien, da
sie auch durch im Meerwasser
lebende Vibrio-Arten hervorgerufen werden
kann, wie in diesem Jahr in der Ostsee.
Deutlich häufiger sind jedoch
Infektionen mit dem bekannten Pathogen Streptococcus pyogenes“; sagt
Prof. Dietmar Pieper, Mikrobiologe und Leiter der Forschungsgruppe
„Mikrobielle Interaktionen und Prozesse“, der das Projekt des Begründers
Prof. Singh Chhatwal am HZI weiterführt. „Sehr oft sind die Infektionen
jedoch bakterielle Mischinfektionen aus einem breiten Spektrum
verschiedener Erreger.“ Über die Zusammensetzung und Aktivität dieser
polymikrobiellen Gemeinschaften ist bisher noch sehr wenig bekannt.
In einer interdisziplinären Zusammenarbeit der Teams von Prof. Dietmar
Pieper und Prof. Eva Medina konnten die Forscher über ein mikrobielles
Profiling durch 16S-rRNA-Analysen zeigen, welche Erreger an den
Mischinfektionen beteiligt sind.
„Wir konnten die Bakterienarten Prevotella, Fusobakterium, Parvimonas
und Porphyromonas immer wieder in einer ähnlichen Zusammensetzung
nachweisen“, sagt Dietmar Pieper.
„Bisher war noch nicht bekannt, wie
Gemeinschaften von eigentlich harmlosen Bakterien Infektionen
verursachen können, die die gleiche Sterblichkeitsrate und das
zerstörerische Potenzial wie ‚professionelle Pathogene‘ haben, wie zum
Beispiel das gut untersuchte Bakterium Streptococcus pyogenes.“
Diese
polymikrobiellen Infektionen, hervorgerufen durch normale Besiedler
unseres Darms, der Haut oder des Mundes, wären noch viel zu wenig
untersucht, weil sich die Forschung bisher auf Infektionen, die durch
ein typisches Pathogen hervorgerufen werden, konzentrierte.
Um die Infektionsmechanismen der einzelnen Erreger und Mischinfektionen
besser zu verstehen, führten die Forscher neben dem mikrobiellen
Profiling eine
sogenannte duale RNA-Sequenzierung an den Gewebeproben
durch, die eine Aussage über die Aktivität der Pathogene und der
Wirtsantwort direkt am Infektionsort erlaubte.
„Während die krankheitserregenden Mechanismen von Pathogenen gut
untersucht sind, gibt es kaum Informationen, wie eigentlich harmlose
Bakterien die Gewebezerstörung vorantreiben“, sagt HZI-Wissenschaftler
Dr. Robert Thänert, der die Arbeiten koordinierte.
„Wir konnten jetzt
zeigen, dass Einzelerreger wie Streptococcus und die Bakterien, die man
in Mischinfektionen findet, völlig verschiedene Mechanismen nutzen, was
zu unterschiedlichen Prozessen der Gewebezerstörung führt.“ Die
mikrobielle Besiedelung rufe im Wirt unterschiedliche Antworten im
infizierten Gewebe hervor, die auch im Blutserum nachweisbar sind.
Die HZI-Forscher konnten feststellen, dass sich die Bakterienarten, die
man in Mischinfektionen antrifft, die Arbeit aufteilen.
„Wie in einem
Orchester arbeiten sie zusammen und sind damit in der Lage, das
Wirtsgewebe zu kolonisieren und hier eine zerstörerische entzündliche
Immunantwort zu verstärken“, sagt Eva Medina, Leiterin der
HZI-Forschungsgruppe „Infektionsimmunologie“.
Feine Unterschiede in der Wirtsantwort auf die Infektion können die
Forscher nun als diagnostische Biomarker nutzen, damit Ärzte schnell
über den Erreger informiert sind und eine passende Therapie ableiten
können.
Die Forschungsarbeiten eröffnen eine völlig neue Sichtweise auf
das unterschiedliche Infektionsgeschehen bei mono- und polymikrobiellen
Infektionen, die eine nekrotisierende Fasziitis verursachen können.
Zukünftige Studien müssen die neuen Biomarker nun validieren, damit
diese als Diagnostik-Tools einsetzbar werden.
Hintergrund Biomarker:
Speziell bei einer Streptococcus pyogenes-Infektion werden zellgiftige
Toxine als Virulenzfaktoren exprimiert, und eine starke
interferonvermittelte Antwort kann als verlässlicher Biomarker genutzt
werden.
Die Patienten können frühzeitig erfolgreich mit einer
Immunglobulin G-Therapie und entsprechenden Antibiotika behandelt
werden.
Die Wirksamkeit dieser Behandlung ist für die bakteriellen
Mischinfektionen durch die gewöhnlich gutartigen Bakterien nicht belegt,
hier fehlt das Basiswissen über das Infektionsgeschehen sowie ein
kompletter Überblick über die Virulenzfaktoren. Es werden vor allem Gene
für Faktoren exprimiert, die zum Beispiel an der
Lipopolysaccharid-Synthese beteiligt sind, die ein integraler
Bestandteil der äußeren Membran gramnegativer Bakterien sind und ein
starker Aktivator der Immunantwort. Die Neutralisation der
Lipopolysaccharide könnte nach Ansicht der HZI-Forscher eine gute
therapeutische Strategie bei polymikrobiell verursachten NFs sein.
Über INFECT (EU-FP7-HEALTH):
Um den Wissenstand zur Diagnose und Prognose von NFs zu verbessern,
hatte die EU 2013 das Projekt INFECT im FP7-Health-Programm gestartet.
In multidisziplinären Teams arbeiten Forscher, Ärzte und Biotechfirmen
mit Patientenorganisationen quer durch Europa, Israel und den USA
zusammen mit dem Ziel, die Diagnose und die therapeutischen Strategien
für die Patienten zu verbessern. Im Rahmen dieser Initiative entstand
die weltweit größte NSTI-Patienten-Kohorte und Probensammlung.
Improving Outcome of Necrotizing Fasciitis: Elucidation of Complex Host
& Pathogen Signatures that Dictate Severity of Tissue Infection,
EU-FP7-HEALTH
https://www.helmholtz-hzi.de/de/forschung/forschungsprojekte/ansicht/projekt/det...
Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen
Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was
Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll
den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.
Das HZI ist Mitglied im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung
(DZIF).
www.helmholtz-hzi.de
Medizin am Abend Berlin DirektKontaktt
www.medizin-am-abend.blogspot.com
Über Google: Medizin am Abend Berlin
idw - Informationsdienst Wissenschaft e. V.
Susanne Thiele,
susanne.thiele@helmholtz-hzi.de
Dr Andreas Fischer,
andreas.fischer@helmholtz-hzi.de
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH
Inhoffenstr. 7
D-38124 Braunschweig
Deutschland
Originalpublikation:
Molecular profiling of tissue
biopsies reveals unique signatures associated with streptococcal
necrotizing soft tissue infections. Robert Thänert, Andreas Itzek, Jörn
Hoßmann, Domenica Hamisch1, Martin, Bruun Madsen, Ole Hyldegaard,
Steinar Skrede, Trond Bruun, Anna Norrby-Teglund, INFECT study group,
Eva Medina & Dietmar H. Pieper. Nature Communications 2019; doi:
10.1038/s41467-019-11722-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11722-8
