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pte20201210034 Medizin/Wellness, Forschung/Entwicklung

E. coli: Toxin löst nicht nur Durchfall aus

Aggressives Bakterium verändert die Darmwand, um sich noch weiter auszubreiten


E. coli: aggressives Bakterium an der Darmwand (Foto: Alaullah Sheikh)
E. coli: aggressives Bakterium an der Darmwand (Foto: Alaullah Sheikh)

St. Louis (pte034/10.12.2020/13:55) - Ein vom Bakterium Escherichia coli (E. coli) produziertes Toxin hat neben Durchfall auch andere, teils schwerwiegende Auswirkungen auf den Verdauungstrakt des Menschen, wie Forscher der Washington University School of Medicine http://medicine.wustl.edu zeigen. Das Toxin verändert die Genexpression in den Zellen, die das Innere des Darmes auskleiden. Dadurch produzieren sie ein Protein, das das Bakterium dann nutzt, um sich an der Darmwand festzusetzen.

Chronisches Leiden erklärt

Die in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlichten Ergebnisse liefern einen Hinweis auf die Ursache wiederkehrender, aber kurzer Phasen von Durchfall, die oft zu langfristigen Problemen mit der Ernährung führen. Laut Seniorautor James M. Fleckenstein verändert das produzierte Toxin die Oberfläche des Darms, um daraus Vorteile zu ziehen, wahrscheinlich letztlich zum Schaden des Wirts.

Gemeinsam mit Erstautor Alaullah Sheikh haben die Forscher das enterotoxische E. coli (ETEC) untersucht. Dabei handelt es sich um einen Toxin erzeugenden Stamm von E. coli, der eine häufige Ursache von schweren wässrigen Durchfällen ist. Das hitzelabile Toxin bewirkt eine Öffnung der Ionenkanäle der Darmzellen. Dadurch wird eine Freisetzung von Wasser und Elektrolyten in den Darmtrakt, also Durchfall, ausgelöst.

Durchfall und Dehydration

Fleckenstein und Sheikh hatten zuvor bereits vermutet, dass das Toxin mehr als nur akuten Durchfall und Dehydration auslöst. Ist das der Fall, könnte so der Zusammenhang zwischen ETEC und Mangelernährung, Wachstumsstörungen und anderen Problemen erklärt sein. Um die anderen Auswirkungen des Toxins auf den Darm herauszufinden, züchteten die Forscher menschliche Darmzellen im Labor und behandelten sie mit dem Toxin.

Es zeigte sich, dass das Toxin mit CEACAM einen Satz von Genen aktiviert. Vor allem CEACAM6 kodiert ein Protein, das sich normalerweise in geringer Menge in den Zellen des Dünndarms befindet. Weitere Experimente haben ergeben, dass das Toxin die Zellen dazu bringt, mehr vom CEACAM6-Protein zu produzieren, welches das Bakterium dann dafür nutzt, sich an die Darmzellen anzuheften und noch mehr Toxin freizusetzen.

Biopsie-Proben aus Bangladesch von mit ETEC infizierten Patienten haben gezeigt, dass die Expression von CEACAM6 im Dünndarm während der natürlichen Infektion zunimmt. Laut Sheikh wird CEACAM6 im sogenannten Bürstensaum des Dünndarms exprimiert. Hier werden alle Vitamine und Nährstoffe aufgenommen. "Das ist einer der ersten Beweise dafür, dass ETEC die Darmoberfläche verändern kann. Wir wissen derzeit nicht, wie lange das anhält und was es für infizierte Personen bedeutet. Es liegt jedoch auf der Hand, dass ein Schaden in diesem Bereich des Körpers die Fähigkeit, Nährstoffe aufzunehmen, beeinflussen kann."

(Ende)
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