Im Mai 2011 ist es so weit: Deutschland kauft keine Gurken mehr. Denn eine rätselhafte und lebensgefährliche Infektion breitet sich vor allem im Norden des Landes aus. Menschen erkranken an lebensbedrohlichen Durchfällen, Dutzende kommen ins Krankenhaus. Die Gesundheitsämter haben Importgemüse aus Spanien in Verdacht.
Am Ende sind 53 Menschen tot und es ist klar, dass es nicht importierte Gurken, sondern heimische Sprossen waren, die hinter dem Ausbruch steckten. Außerdem kennt jetzt jeder Deutsche diese Abkürzung: EHEC, den Namen dieser Erreger. Ausgeschrieben heißt er: Enterohämorrhagische E. coli.
E. Coli-Bakterien sind eigentlich freundliche Allerweltseinzeller, die in großer Zahl im menschlichen Darm wohnen. Normalerweise hat man nichts von ihnen zu befürchten. „Enterohämorrhagisch“ allerdings ist ein bedrohliches Wort. Es bedeutet, dass die Keime den Darm zum Bluten bringen. Sie produzieren bestimmte Giftstoffe, sogenannte „Shigatoxine“, die den Giften sehr ähnlich sind, die Cholerabakterien absondern. Das Problem daran: Selbst, wenn die Bakterien mit einem Antibiotikum abgetötet werden, wirken diese Stoffe noch eine Weile weiter.
Es gibt noch eine weitere Gruppe potenziell tödlicher E-coli-Stämme, sie werden als „extraintestinal pathogene“ E. coli bezeichnet, kurz ExPEC. Ihr Name bedeutet: Sie können den Darm verlassen und dann ihren Wirt sehr krank machen. ExPEC infiltrieren innnere Organe und auch das Nervensystem. Manche von ihnen produzieren ebenfalls Shigatoxine, aber nicht alle. Gefährlich sind sie trotzdem.
Forscher um den Molekularbiologen Mark Schembri vom Institute for Molecular Bioscience der University of Queensland können nun erklären warum: Diese Bakterien wandern dann herum, weil sie einen bestimmten Gendefekt entwickelt haben. Das berichten sie im Fachblatt „Nature Communications“.
E. coli sind nicht nur freundlich, sondern auch gesellig, sie leben in Kolonien mit Artgenossen, dem „Biofilm“. Er besteht nicht nur aus den Bakterien, sondern auch aus einer Masse, mit der sich die Einzeller umgeben und über den sie Stoffe austauschen können. Die Masse besteht unter anderem aus Fasern, aus Cellulose, dasselbe Molekül, aus dem das Holz von Pflanzen besteht. Mit den Fasern halten sich die Bakterien in der Matrix.
„Gute“ Bakterien würden „böse“, wenn sie keine Cellulose mehr herstellen können, erklärt Schembri in einer Pressemitteilung der Universität. Offenbar können sie sich dann leichter aus der Gemeinschaft lösen und auf Wanderschaft im Körper gehen. „Die Mutation eröffnet den Bakterien die Möglichkeit, weitere Organe wie Leber, Milz und Gehirn zu infizieren.“
Entzündungen machen den Darm löchrig
In der Hülle der Bakterien gibt es zudem Elemente, die das Immunsystem des Wirts auf den Plan rufen können und die ohne die Fasermatrix wahrscheinlich leichter zugänglich sind. Sobald die Bakterien mutiert waren, kam es in der Studie zu verstärkten Entzündungen im Darmtrakt.
Und auch wenn das Immunsystem mit solchen Reaktionen Keime eigentlich abzuwehren versucht: In diesem Fall hilft es nicht dem Wirt, es hilft den Bakterien, wie Schembri beobachtet hat. Entzündete Wandzellen können den Darm nicht mehr so dicht abgegrenzt halten wie gesunde. „Die Folge war ein Zusammenbruch der Darmbarriere, sodass die Bakterien das angrenzende Gewebe infiltrieren konnten“, erklärt der Forscher.
Untersucht hatte er das Phänomen nicht bei Menschen, sondern mit neugeborenen Ratten. Genau wie Menschenbabys können sie an den ExPEC sterben, weil sie bei ihnen ins Nervensystem eindringen und die Hirnhäute besiedeln. Eine bakterielle Meningitis bei kleinen Kindern ist deswegen gefürchtet, weil sie rasant zum Tode führen kann. Die Hoffnung besteht, dass man in Zukunft die Bakterien aufhalten kann, weil man nun verstanden hat, was sie so mobil macht.
Für Schembri gab es noch einen weiteren Grund, sich das genauer anzusehen: E. coli, die guten wie die schlechten Sorten, spielen bei der Verbreitung bakterieller Antibiotikaresistenzen unter allen möglichen anderen Keimen eine zentrale Rolle. Diese Arten wohnen teilweise mit ihnen in dem Biofilm. „Allein im Jahr 2019 wurden weltweit fast fünf Millionen Todesfälle mit bakterieller Antibiotikaresistenz in Verbindung gebracht“, sagt der Infektionsforscher.
Mutierte E. coli hätten dabei mehr als 800.000 Tode verursacht. Nun ist die große Frage, wie gut oder schlecht die Ausbreitung von Resistenzgenen funktioniert, wenn die Bakterien ihre faserige Matrix verändern. Auch dieses Wissen könnte ein Ansatzpunkt für Medikamente werden, solche, die die Ausbreitung von Resistenzen blockieren.
