Das Gehirn hat ein Problem mit Krankheitserregern: Es ist zwar normalerweise durch die Blut-Hirn-Schranke ganz gut geschützt, kommt aber doch mal ein Bakterium durch, kann es ihm nur sehr wenig entgegensetzen. Das dachten Forscher zumindest bisher. Jetzt zeigt sich jedoch: Ganz so hilflos scheint das Zentrale Nervensystem gar nicht zu sein. Die dort ansässigen Immunzellen können nämlich überraschenderweise ein Antibiotikum produzieren wenn auch nur eines, das ausschließlich unter bestimmten Bedingungen wirkt.
Prinzipiell ist es keine Überraschung, dass der Körper seine eigenen Antibiotika bilden kann vor allem bei Haut und Schleimhäuten kennen Forscher mittlerweile eine ganze Reihe von Substanzen, die Krankheitserregern den Garaus machen. Auch bestimmte Immunzellen, die Fresszellen oder Makrophagen, sind durchaus in der Lage, Eindringlinge mit selbsthergestellten chemischen Waffen unschädlich zu machen. Dass das jedoch auch für die Mikrogliazellen gelten könnte, des Gehirns ureigenste Makrophagen, hatte bisher niemand erwartet.
Auch Alessandro Michelucci von der Universität von Luxemburg seine Kollegen hatten eigentlich nicht direkt nach einem Hirn-Antibiotikum gesucht. Sie interessierten sich vielmehr für ein Gen namens Irg1, eine Abkürzung für “Immunoresponsive Gene 1”. Dessen Aktivität wird von Makrophagen und Mikroglia bei einer Infektion mit Bakterien, vermutlich durch Kontakt mit bestimmten Teilen der bakteriellen Zellwand, immens hochgefahren eine Beobachtung, die sehr dafür spreche, dass Irg1 eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung solcher Infektionen spielt, wie das Team erläutert. Welche, war allerdings unklar.
Deswegen blockierten die Wissenschaftler das Gen in kultivierten Makrophagen und beobachteten, welchen Effekt das auf den Cocktail an Substanzen hatte, den die Abwehrzellen als Reaktion auf Bakterienkontakt bilden. Überraschenderweise sei vor allem die Menge einer Substanz namens Itaconsäure drastisch abgefallen, berichten sie. Dieser Stoff ist vor allem als Ausgangprodukt für diverse Kunststoffe bekannt, und er wird biotechnologisch hergestellt von bestimmten Schimmelpilzen, die dafür ein spezielles Enzym besitzen. Tatsächlich sind sie jedoch nicht die einzigen, die über ein derartiges Werkzeug verfügen, konnten die Luxemburger zeigen: Auch Säugetiere und sogar der Mensch besitzen ein Pendant und zwar das Protein, dessen Bauplan auf Irg1 gespeichert ist.
Soweit, so überraschend blieb nur noch die Frage, was die Itaconsäure eigentlich in den Makrophagen und Mikroglia tut. Weitere Tests zeigten: Konnten die Abwehrzellen sie nicht produzieren, waren sie auch nicht mehr in der Lage, aufgefressene Bakterien abzutöten. Die Substanz muss also, zumindest unter bestimmten Bedingungen, wie ein Antibiotikum wirken, schlussfolgern die Forscher. Im Labor konnten sie dann auch zeigen, welche Bedingungen das sind: Immer, wenn die Mikroorganismen ihren Stoffwechsel auf ungewöhnliches Futter wie etwa Fettsäuren oder das Salz der Essigsäure umstellen müssen, sind sie auf die Funktion eines bestimmten Enyzms angewiesen. Genau dieses Enzym ist jedoch das Zielobjekt der Itaconsäure: Sie blockiert es, und die Bakterien verhungern.
Solche Bedingungen herrschen nicht nur innerhalb der Makrophagen, also dann, wenn die Bakterien vom Immunsystem bereits entdeckt und bekämpft worden sind, sondern auch bei einigen akuten oder chronischen Infektionen, beispielsweise bei der Tuberkulose oder bei einer Salmonellenvergiftung, erläutert das Team. Ob der antimikrobielle Wirkstoff allerdings auch im Gehirn in ausreichenden Mengen produziert wird, um wirklich mit Infektionen fertig zu werden und wie durchschlagkräftig er dort ist, müsse noch geklärt werden. Die Forscher wollen auch untersuchen, ob die Itaconsäure-Produktion im Gehirn irgendetwas mit neurodegenerativen Krankheiten wie etwa Parkinson zu tun haben könnte. Auf jeden Fall sei die Entdeckung aber etwas ganz Besonderes, denn es handele sich um “den ersten Beleg für ein körpereigenes Antibiotikum im Gehirn”.
Alessandro Michelucci (Universität von Luxemburg, Esch-Belval) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, doi: 10.1073/pnas.1218599110 © wissenschaft.de Ilka Lehnen-Beyel
