Der Milzbrand-Erreger Bacillus anthracis verursacht bei Menschen und Tieren schwere, oft tödlich verlaufende Infektionen von Lunge, Haut oder Darm. Sporen des Bakteriums wurden bereits als bioterroristische Waffe eingesetzt. Gefährlich ist der Erreger vor allem durch das von ihm freigesetzten Toxin, auch als Anthrax bezeichnet. Dieses besteht aus mehreren Untereinheiten. Das sogenannte Protektive Antigen (PA) bindet an Rezeptoren auf den Zellen und öffnet eine Eintrittspforte für zwei weitere Untereinheiten des Giftes, den sogenannten Ödemfaktor (EF) und den sogenannten Letalfaktor (LF), die gemeinsam für die Zerstörung der Zelle sorgen.
Rezeptoren im Rückenmark
Ein Team um Nicole Yang von der Harvard Medical School in Boston hat nun einen möglichen therapeutischen Nutzen des tödlichen Giftes entdeckt. „Wir und andere haben kürzlich herausgefunden, dass bakterielle Produkte auf sensorische Neuronen wirken können und während einer pathogenen Infektion modulieren, wie wir Schmerzen wahrnehmen“, berichten die Forscher. Während die viele bakterielle Produkte eher Schmerzen fördern, gibt es auch manche, die schmerzlindernd wirken. Um herauszufinden, welche Rezeptoren dafür verantwortlich sind, analysierten die Forscher zunächst die Genexpression von Nervenzellen im Rückenmark.
„Dabei stellten wir fest, dass der Rezeptor ANTXR2, der hochspezifisch für das Anthrax-Toxin ist, in den schmerzempfindlichen Nervenzellen des Rückenmarks exprimiert wird. In anderen Teilen des Zentralen Nervensystems kommt er dagegen fast nicht vor“, berichten Yang und ihr Team.
Auf diesem Befund aufbauend testeten sie die Wirkung des Toxins zunächst an Zellkulturen mit sensorischen Nervenzellen von Menschen und Mäusen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Gift die Signalübertragung der Nervenzellen stört“, so die Wissenschaftler. Dabei entfalteten der Ödemfaktor EF und der Letalfaktor LF nur eine Wirkung, wenn sie mit dem „Türöffner“ PA kombiniert wurden.
Wirksam gegen verschiedene Arten von Schmerz
Im nächsten Schritt untersuchten Yang und ihre Kollegen die Auswirkungen an lebenden Mäusen. Diesen injizierten sie entweder PA alleine oder in Kombination mit EF oder LF ins Rückenmark. Das Ergebnis: „Die Verabreichung des Ödemtoxins (PA + EF) erhöhte signifikant die Schwellenwerte für mechanische und thermische Empfindlichkeit“, schreiben die Forscher. Mäuse, die mit dieser Kombination behandelt worden waren, reagierten deutlich weniger darauf, wenn ihre Pfote gequetscht, mit einer Nadel gestochen oder auf eine heiße oder sehr kalte Platte gehalten wurde. Der Effekt hielt über mehrere Stunden an und war wiederholbar. Ein zweite Injektion zwei Tage später zeigte sogar noch stärkere schmerzstillende Effekte. „Das könnte daran liegen, dass das Ödemtoxin dafür sorgt, dass sich weitere ANTXR2-Rezeptoren bilden“, vermuten die Forscher. PA alleine oder in Kombination mit LF hatte dagegen keine schmerzlindernden Auswirkungen.
