Neue Erkenntnisse zu Prostata-Infektionen
Die bakterielle Prostatitis, eine Infektion der Prostata, die in erster Linie durch Escherichia coli (E. coli) verursacht wird, ist ein häufiges Gesundheitsproblem bei Männern. Weltweit sind etwa ein Prozent aller Männer im Laufe ihres Lebens davon betroffen. Laut Prostata Hilfe Deutschland erkranken statistisch gesehen jedes Jahr 3,8 von 1.000 Männern zwischen 18 und 74 Jahren an einer Prostatitis. Im Mittel seien die Männer ungefähr 40 bis 50 Jahre alt, wenn sie eine Prostatitis entwickeln. Die Infektion entsteht, wenn Bakterien aus der Harnröhre oder der Blase in die Prostata gelangen. Die Behandlung der bakteriellen Prostatitis ist nach wie vor schwierig, da die Patienten oft lange Antibiotikabehandlungen mit hohen Dosen benötigen. Trotz Behandlung erleiden mehr als die Hälfte der Patienten innerhalb eines Jahres einen Rückfall.
„Mini-Prostata”-Organoidmodell aus adulten Stammzellen
Seit langem vermuten Forscher, dass Bakterien in die Prostatazellen eindringen, um zu überleben und dem Immunsystem und Antibiotika zu entkommen. Bislang fehlten jedoch direkte Beweise für diese Überlebensstrategie. Bisher war die Erforschung von Prostata-Infektionen schwierig, weil es keine geeigneten Labormodelle gab, die das echte Gewebe genau nachahmen konnten. Ohne die Möglichkeit, Infektionen in der realen Gewebeumgebung zu beobachten, war die Entwicklung alternativer Therapien, jenseits von Antibiotika, nahezu unmöglich. Das könnte sich nun ändern. Ein Forschungsteam der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) hat ein „Mini-Prostata”-Organoidmodell aus adulten Stammzellen entwickelt. Dieses im Labor gezüchtete Modell soll das echte Prostataepithel in Struktur und Zellvielfalt nachahmen. Mithilfe dieses Modells war es den Wissenschaftlerinnern und Wissenschaftlern möglich, die Infektion Schritt für Schritt unter realistischen, kontrollierten Bedingungen nachzuvollziehen und genau zu identifizieren, wie die Bakterien angreifen. Damit könnte die Entwicklung gezielter Gegenmaßnahmen in greifbare Nähe rücken.
E. coli konzentriert sich auf Luminalzellen
Dr. Carmen Aguilar, Nachwuchsgruppenleiterin am Institut für Molekulare Infektionsbiologie (IMIB) der Universität Würzburg, leitete die Studie gemeinsam mit Kollegen des Universitätsklinikums Würzburg (UKW), des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) und der Universität Münster. „Wir haben gezeigt, dass die Invasion von E. coli in Prostatazellen kein zufälliger Prozess ist, sondern eine hochgradig koordinierte Operation, die eine bestimmte Schwachstelle in der Zellarchitektur des Prostataepithels ausnutzt“, erklärt Aguilar. Ihren Erkenntnissen zufolge kann E. coli nicht wahllos angreifen, sondern konzentriere sich auf einen bestimmten Zelltyp: die sogenannten Luminalzellen, welche die Drüsenkanäle der Prostata auskleiden und als erste mit den Bakterien in Kontakt kommen, wenn diese die Prostata erreichen.
D-Mannose zur Blockade der Infektion?
Gefunden hat das Forschungsteam ein „Schlüssel-Schloss-Prinzip“. Das bakterielle Protein FimH fungiert als „Schlüssel“, der genau in ein „Schloss“ auf der Oberfläche der Luminalzellen der Prostata passt. Die Forscher identifizierten dieses Schloss als den prostataspezifischen Rezeptor PPAP (prostataspezifische saure Phosphatase). „Nur wenn das bakterielle Protein an diesen Prostatarezeptor bindet, können die Bakterien in die Zellen eindringen, sich dort sicher vermehren und die Infektion auslösen“, erklärt Aguilar. Das Team begnügte sich jedoch nicht damit, den Infektionsweg zu entdecken. Es identifizierte auch eine Möglichkeit, diese Interaktion mit einem einfachen Zuckermolekül namens D-Mannose zu blockieren. Dieser Zucker, der bereits zur Vorbeugung und Behandlung von Blasenentzündungen eingesetzt wird, fungiert dabei als „Scheinschloss“.
Prostata-Infektionen besser untersuchen
Die bakteriellen „Schlüssel“ binden dieses harmlose Zuckermolekül anstelle der echten Rezeptoren auf den Prostatazellen und blockieren so wirksam das bakterielle Eindringen in die Zellen. Im Labor hat der Einsatz von D-Mannose laut Studie bereits zu einer signifikanten Verringerung der Infektionen geführt, was auf eine mögliche neue Strategie zur Vorbeugung und Behandlung von Prostata-Infektionen hindeuten könnte. Das neue Organoid-Modell könnte Forschern nun ein Werkzeug bieten, um Prostata-Infektionen besser zu untersuchen. Mit diesem System will das Team von Dr. Aguilar nun erfassen, wie E. coli nach dem Eindringen in die Prostatazellen überlebt und sich vermehrt. In einem nächsten Schritt könnte das Modell ermöglichen, auch die Infektionsstrategien anderer relevanter Prostatapathogene wie Klebsiella oder Pseudomonas zu untersuchen.
Wirksame Alternative zu herkömmlichen Antibiotika?
„Angesichts der aktuellen Antibiotikaresistenzkrise ist es unser Ziel, neue Therapien zu entwickeln, die E. coli und andere Bakterien ohne den Einsatz von Antibiotika bekämpfen können. Zunächst müssen wir jedoch vollständig verstehen, wie diese Infektionen funktionieren“, sagt Aguilar. Solche Ansätze könnten eine wirksame Alternative zu herkömmlichen Antibiotika darstellen und einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung der Antibiotikaresistenz leisten.
Quelle: idw/Uni Würzburg
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