Befallen Krankheitserreger einen Organismus, fährt sofort das Immunsystem hoch, um die Bakterien zu bekämpfen. Viele Keime können allerdings den patrouillierenden Abwehrzellen entkommen, indem sie sich in den Zellen des Wirts einnisten. Der Wirt hat jedoch Strategien entwickelt, um die im Zellinneren versteckten Keime in Schach zu halten. Eine entscheidende Rolle spielt dabei Magnesium, wie Forscher vom Biozentrum der Universität Basel nun herausgefunden haben.

Die Wissenschafter konnten beobachten, dass die Wirtszelle einen Magnesiummangel durch ein Transportprotein, kurz NRAMP1, erzeugt. Dieser Magnesiummangel bedeutet Stress für die Bakterien. Die Erreger hören auf zu wachsen und sich zu vermehren. Für ihre Studie untersuchten die Schweizer Forscher Salmonellen, die unter anderem Magen-Darm-Grippe und Typhus verursachen. Sie nisten sich in kleinen Einschlüssen in den Fresszellen des Immunsystems, den sogenannten Makrophagen, ein. Ob und wie schnell sich die Salmonellen in den Einschlüssen vermehren und schließlich weiterverbreiten, hängt stark von der Funktionstüchtigkeit des NRAMP1-Transporters ab.

"Man weiß schon länger, dass NRAMP1 mit der Widerstandsfähigkeit gegen Infektionen in Verbindung steht. Doch das Wie und Warum, waren nie ganz klar. Wir waren sehr von der Tatsache überrascht, dass dieses Transportprotein Magnesiumionen aus den Zelleinschlüssen herauspumpt und die Salmonellen so ruhigstellt. Das ist ein ganz neuer, unerwarteter Mechanismus", sagt Studienleiter Dirk Bumann.

Achillesferse der Bakterien

Magnesium ist ein zentraler Bestandteil vieler Stoffwechselenzyme – daher schrauben die Bakterien bei einem Mangel ihren Stoffwechsel herunter und verlangsamen ihr Wachstum. "Magnesium ist für intrazelluläre Erreger die Achillesferse. Je weniger davon vorhanden ist, desto mehr lechzen sie danach. Die Bakterien geraten in Alarmbereitschaft und aktivieren ihrerseits alle Aufnahmesysteme für Magnesium. Trotzdem schaffen sie es nicht, genug davon zu bekommen", erklärt Olivier Cunrath, Erstautor der Studie.

Ist die Pumpe in den Wirtszellen hingegen defekt, haben die Salmonellen genügend Magnesium, um schnell zu wachsen. Die Funktionstüchtigkeit von NRAMP1 spiegelt sich demnach in der Anfälligkeit für Infektionen wider. Tiere und Menschen, die nur wenig NRAMP1 bilden, sind empfindlicher gegenüber verschiedenen intrazellulären Erregern. Fehlt dieser Transporter völlig, verläuft die Infektion bereits bei einer sehr geringen Erregerzahl tödlich.

Die Ergebnisse der Studie könnten den Forschern zufolge die Basis für neue Medikamente legen. Wenn man es schafft, den Magnesiumhaushalt der Bakterien zusätzlich zu stören, könnte man die Erreger noch stärker ausbremsen und damit dem Immunsystem einen entscheidenden Vorteil verschaffen, um die Infektion zu besiegen. (red, 25.11.2019)