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Mikrobiologie: Warum Schleim gegen Keime hilft

Schleim ist mehr als eine passive Barriere: Darin enthaltene Zuckermoleküle entwaffnen offenbar fiese Mikroben, die unsere Schleimhäute angreifen.
Schleim unter dem MikroskopLaden...

Schleim hat es in sich. Er schlägt nicht nur angeekelte Mitmenschen in die Flucht, sondern auch Mikroben. Ein Team um Katharina Ribbeck vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge hat nun seine Geheimwaffe im Kampf gegen Erreger identifiziert: so genannte Glykane. Diese langkettigen Zuckermoleküle zähmten in den Tests der Forscher den hartnäckigen Keim Pseudomonas aeruginosa. Das Bakterium veränderte seine Genexpression und war fortan weniger gefährlich. Außerdem können sich die Bakterien in Gegenwart der Mehrfachzucker schlechter an Oberflächen – zum Beispiel unsere Zellen – heften und zusammenlagern, schreibt das Team in der Fachzeitschrift »Nature Microbiology«.

In unserem Schleim sind die Glykane an bestimmte Proteine – so genannte Mucine – gekoppelt. Diese bürstenartigen Gebilde binden große Mengen Wasser und kleiden unsere inneren Organe und Schleimhäute aus. Zunächst gaben Ribbeck und ihr Team »Vollschleim«, der sowohl Mucine als auch Glykane enthielt, zu zusammengelagerten Pseudomonas-Bakterien. Solche Bakterienansammlungen, die man auch als Biofilme bezeichnet, sind besonders hartnäckig. Sind sie erst einmal vorhanden – etwa als Plaque auf unseren Zähnen –, ist ihnen mit Antibiotika nur noch schwer beizukommen. Schleim, der in diesem Fall aus den Mägen von Schweinen stammte, schaffte es aber, etwa 70 Prozent der Bakterien zu mobilisieren.

Um herauszufinden, ob Schleim nicht nur auf einen Biofilm, sondern auch auf eine einzelne Bakterienzelle Einfluss nimmt, schauten sich Ribbeck und Kollegen deren Genexpression an. Dabei fiel ihnen auf, dass sowohl Schweinemagenschleim als auch menschlicher Speichel bei P. aeruginosa bestimmte Gene abschaltete. Diese sind unter anderem wichtig für die Herstellung bakterieller Gifte oder die Kommunikation der Bakterien untereinander. Folglich waren schleimbehandelte Keime für menschliche Epithelzellen in der Kulturschale ungefährlicher. Setzte man dem Nährmedium mehr als 0,1 Prozent MUC5AC – eines der Hauptschleimmoleküle von Mensch und Tier – zu, starb kaum eine Zelle an der Pseudomonas-Infektion. Ohne Behandlung waren es hingegen mehr als 30 Prozent. Gaben die Forscher MUC5AC auf entzündete Brandwunden, so klang die Infektion mit P. aeruginosa binnen sieben Tagen deutlich ab.

Mit weiteren Tests wollte das Team herausfinden, welche Komponente der komplexen Schleimmoleküle die Bakterien zähmt. Mit Hilfe einer chemischen Reaktion, einer so genannten Beta-Eliminierung, trennten die Forscher die Glykane von den Mucinen ab und sortierten sie nach ihrer Größe. Mehr als 90 verschiedene Zuckerketten entdeckten sie allein in der Verbindung MUC5AC. Auf eine Mischung aus den Glykanen reagierte P. aeruginosa ähnlich wie auf »Vollschleim«. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass die Polysaccharide für den antimikrobiellen Effekt des Schleims verantwortlich sind. Das Fehlen wichtiger Zuckerketten – ein verändertes Glykosylierungsmuster – könnte der Grund sein, weshalb die Schleimabwehr bei manchen Menschen nicht funktioniert, vermutet das Team um Ribbeck.

In Zukunft will die Gruppe untersuchen, ob Glykane aus Schleim nicht nur das Bakterium P. aeruginosa unschädlich machen können, das vor allem eine Bedrohung für Menschen mit geschwächtem Immunsystem ist, sondern auch andere Krankheitserreger wie Candida albicans. Dieser Hefepilz besiedelt in geringer Zahl unsere Schleimhäute. Nimmt sein Wachstum überhand, verursacht er zum Beispiel unangenehmes Jucken im weiblichen Genitalbereich; der Volksmund spricht von Scheidenpilz. Auch im Zahnbelag fühlt der Pilz sich wohl – und arbeitet Streptokokken zu, den Hauptverursachern der Zahnkaries.

Vielleicht kann künstlicher Schleim auch ein Weg sein, antibiotikaresistente Keime zu besiegen. Um (noch besser) zu verstehen, wie die Glykane P. aeruginosa und andere Übeltäter in Schach halten, will das Team um Ribbeck zunächst herausfinden, mit welchen Rezeptoren der Mikroben sie wechselwirken. Und weil Glykane sicher nicht nur das Verhalten pathogener, sondern auch das nützlicher Mikroben beeinflussen – denen die Mehrfachzucker überdies als Nahrungsquelle dienen könnten –, vermutet Ribbeck, dass sie ganz allgemein die Zusammensetzung unseres Mikrobioms beeinflussen. Vielleicht lohnt sich also künftig ein Schleimzuckercheck, um herauszufinden, wie es um die individuelle Mikrobenabwehr und -ausstattung bestellt ist.

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