Gegen den Krankenhauskeim MRSA (Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus) sind die meisten Antibiotika wirkungslos. Vor allem bei immungeschwächten Patienten können die multiresistenten Bakterien in die Blutbahn eindringen und lebensgefährliche systemische Infektionen verursachen. „Eine durch MRSA-Bakterien verursachte Blutstrominfektion führt zu einer erheblichen Morbidität, doch die Gewebereservoirs, die das Fortbestehen der Bakterien ermöglichen, sind nach wie vor nur unzureichend definiert“, erklärt ein Team um Nobuhiro Kanazawa von der Indiana University School of Medicine in Indianapolis.
Nische in den Nieren
In einer Studie an Mäusen haben Kanazawa und seine Kollegen nun untersucht, wo sich die MRSA-Keime im Körper verstecken. Dazu spritzten sie den Versuchstieren zunächst Bakterien des weit verbreiteten MRSA-Stamms USA300 in die Blutbahn. Anschließend untersuchten sie mit bildgebenden Techniken und Analysen der hergestellten Genprodukte, wo sich die Bakterien im Körper anreicherten.
Auf diese Weise fanden die Forschenden das Versteck des Erregers: das innere Nierenmark. In diesem Bereich erzeugen die Nieren ein starkes osmotisches Gefälle, um den Urin zu konzentrieren. Wie Kanazawa und sein Team feststellten, war MRSA dort bereits innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Infektion nachweisbar und begann rasch, stabile Reservoirs zu bilden. Von dort breiten sich die Bakterien innerhalb der folgenden Tage auf das äußere Nierenmark und die Nierenrinde aus – einhergehend mit schweren Nierenschäden, wie sie oft auch bei Menschen mit systemischen MRSA-Infektionen auftreten.
Körpereigene Mechanismen ausgenutzt
Aber warum nisten sich die resistenten Erreger ausgerechnet an einer Stelle im Körper ein, in der die Salzkonzentration der Umgebung so hoch ist, dass sie den Zellen Wasser entzieht? „In dieser hyperosmotischen Nische entgeht MRSA dem Immunsystem“, erklären Kanazawa und seine Kollegen. Denn die für die Bakterienabwehr wichtigen Immunzellen können aufgrund der hohen Salzkonzentration kaum in das innere Nierenmark einwandern.
Zudem machten sich die Bakterien einen weiteren Mechanismus zunutze: „Als Reaktion auf septische Nierenschäden setzt das Nierengewebe verstärkt Moleküle namens Polyamine frei, die die Organreparatur unterstützen sollen“, erklärt das Team. Doch MRSA zweckentfremdet diese körpereigenen Moleküle, um seine Zellmembran gegen osmotischen Stress zu schützen und das eigene Wachstum anzukurbeln. Auch wenn die Erreger so nach und nach die Niere und damit ihre eigene Nische zerstören, erleichtert ihnen dieser Trick die weitere Ausbreitung, noch bevor Immunzellen zu ihnen vorgedrungen sind.
Ansatz für eine Therapie
Auf Basis dieser Erkenntnisse testeten die Forschenden an den Mäusen eine mögliche Therapie: Sie verabreichten den Tieren das zugelassene Schleifendiuretikum Furosemid, das bestimmte Ionentransporter in der Niere hemmt und dadurch die Osmolarität des Nierenmarks reduziert. Tatsächlich konnten die weißen Blutkörperchen daraufhin besser in das Nierenmark einwandern und die MRSA-Keime bekämpfen.
„Die Beobachtung, dass eine osmotische Auswaschtherapie mit Furosemid die Mobilisierung von Neutrophilen im Nierenmark beschleunigte, hat eine direkte Relevanz für klinische Behandlungen“, schreiben Kanazawa und sein Team. Da Schleifendiuretika gut erforscht und weit verbreitet sind, könnten diese Medikamente sich leicht in bestehende Behandlungspläne gegen systemische MRSA-Infektionen integrieren lassen. „Zukünftige Studien sollten den optimalen Zeitpunkt definieren und die Durchführbarkeit dieser physiologischen Modulation als therapeutische Strategie bei schweren MRSA-Infektionen bewerten“, so die Forschenden.
Quelle: Nobuhiro Kanazawa (Indiana University School of Medicine, Indianapolis, USA) et al., Science Translational Medicine, doi: 10.1126/scitranslmed.aed4200
