Wissenschaftler dachten, Bakterien seien harmlos – sie irrten sich

Eine internationale Studie unter der Leitung von Wissenschaftlern aus Singapur entdeckt, dass Bakterien, die zuvor für harmlos gehalten wurden, bestehende Lungenerkrankungen verschlimmern können.

Das hat ein Team internationaler Wissenschaftler herausgefunden Neisseria – eine Bakteriengattung, die im menschlichen Körper lebt – ist nicht so harmlos wie bisher angenommen. Tatsächlich kann es bei Patienten mit Bronchiektasen, Asthma und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) Infektionen verursachen.

In einer wegweisenden Studie, veröffentlicht am 14. September 2022, in Zellwirt & Mikrobe, Das Team zeigte schlüssige Beweise dafür Neisseria -Arten können Lungenerkrankungen verursachen und sind mit einer Verschlechterung der Bronchiektasie (einer Art von Lungenerkrankung) bei Patienten verbunden. Die Wissenschaftler wurden von der Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) geleitet.

Bronchiektasie ist eine Langzeiterkrankung, bei der sich die Atemwege der Lunge bei bis zu 50 Prozent der Patienten in Singapur aus unbekannten Gründen abnormal erweitern. Die Krankheit ist unter Asiaten im Vergleich zu ihren westlichen Kollegen bis zu viermal häufiger und kann auch nach einer Genesung von Tuberkulose auftreten.^[1] In Singapur wurden im Jahr 2017 im Tan Tock Seng Hospital 420 Patienten mit Bronchiektasen im Krankenhaus beschrieben.^[2] Die Inzidenzrate liegt bei 10,6 pro 100.000 und steigt mit zunehmendem Alter stark an.

Trotz ihrer Prävalenz bei älteren Menschen lässt sich in den meisten Fällen von Bronchiektasen keine offensichtliche Ursache finden, und die Erkrankung tritt spontan und ohne Vorwarnung auf.^[3]

Um das Rätsel zu lösen, warum sich Bronchiektasen bei älteren asiatischen Patienten deutlich häufiger verschlechtern, hat das internationale Team – bestehend aus Forschern und Krankenhäusern in Singapur, Malaysia, China, Australien und Großbritannien – zusammengearbeitet (sehen Annektieren) — unter der Leitung von LKCMedicine Associate Professor Sanjay Chotirmall, Provost’s Chair in Molecular Medicine, glich Krankheits- und Infektionsdaten von 225 Patienten mit Bronchiektasen asiatischer Herkunft (Singapur und Malaysia) mit denen von Bronchiektasen-Patienten in Europa ab.

Neisseria: doch nicht so harmlos

Während Neisseria Arten sind dafür bekannt, Meningitis und Gonorrhoe zu verursachen, es ist nicht bekannt, dass sie die Lungen infizieren. Durch detaillierte Identifizierung und sorgfältige Charakterisierung fand das Forschungsteam dies heraus Neisseria dominierten das Mikrobiom asiatischer Patienten mit sich verschlechternden Bronchiektasen.

Insbesondere Bronchiektasie-Patienten mit überwiegenden Mengen einer Untergruppe von Neisseria genannt Neisseria subflava (N. subflava), erlitten im Vergleich zu Patienten mit Bronchiektasen ohne solch hohe Mengen eine schwerere Erkrankung und wiederholte Infektionen (Exazerbationen). Neisseria.

Nach weiteren Untersuchungen mit experimentellen Zell- und Tiermodellen bestätigte das Forschungsteam dies N. subflava verursacht Zellzerstörung, was zu Entzündungen und Immunstörungen bei Patienten mit Bronchiektasen mit diesem Bakterium führt.

Vor dieser Entdeckung wurde Neisseria nicht als Ursache für Lungeninfektionen oder schwere Erkrankungen bei Patienten mit Bronchiektasen angesehen.

Der leitende Prüfarzt Prof. Chotirmall von LKCMedicine sagte: „Unsere Ergebnisse haben zum ersten Mal gezeigt, dass schlechtere klinische Ergebnisse wie eine stärkere Schwere der Erkrankung, eine schlechtere Lungenfunktion und hohe Raten wiederholter Infektionen bei Bronchiektasie-Patienten eng mit dem Bakterium Neisseria und Neisseria in Verbindung stehen dass dieser Befund besonders wichtig für asiatische Patienten ist.“

„Diese Entdeckung ist bedeutsam, weil sie die Art und Weise verändern kann, wie wir unsere Patienten mit Bronchiektasen mit diesem Bakterium behandeln. Ärzte müssen nun Neisseria als potenziellen „Schuldigen“ bei Patienten in Betracht ziehen, bei denen sich der Zustand trotz Behandlung verschlechtert, und Tests durchführen, um diejenigen zu identifizieren, die möglicherweise diese Art von Bakterien in ihren Lungen beherbergen. Wir hoffen, dass die Früherkennung zu einer personalisierten Therapie und damit zu besseren Krankheitsergebnissen für asiatische Patienten mit dieser verheerenden Krankheit führen wird“, sagte Prof. Chotirmall, der auch stellvertretender Dekan (Fakultätsangelegenheiten) bei LKCMedicine ist.

Diese Studie spiegelt die Bemühungen der NTU im Rahmen von NTU2025 wider, dem strategischen Fünfjahresplan der Universität, der sich mit den großen Herausforderungen der Menschheit wie der menschlichen Gesundheit befasst. Die von internationalen Forschern aus verschiedenen Disziplinen durchgeführte Studie unterstreicht auch die Stärke und den Fokus der NTU auf interdisziplinäre Forschung.

Breitere Relevanz von Neisseria

Abgesehen von der Verbindung zwischen Neisseria und schwerer Bronchiektasie entdeckte das von der NTU geleitete Forschungsteam auch das Vorhandensein derselben Bakterien bei anderen häufigeren chronischen Atemwegserkrankungen wie schwerem Asthma und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) – einer Erkrankung, die eine Blockierung des Luftstroms und der Atmung verursacht -bezogene Probleme.

Mithilfe von Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation versuchte das Team auch zu untersuchen, woher dieses Bakterium stammen könnte, und beprobte die Wohnungen von Patienten mit Bronchiektasen mit hohen Mengen an Neisseria in ihrer Lunge. Die Forscher fanden das Vorhandensein der Bakterien in der häuslichen Umgebung, was darauf hindeutet, dass der Wohnraum in Innenräumen und möglicherweise das tropische Klima das Vorhandensein dieser Bakterien in der asiatischen Umgebung begünstigen könnten.

Was ist Neisseria?

Das Neisseria Bakterienarten wurden häufig als Ursache für sexuell übertragbare Infektionen wie Gonorrhö, aber auch für Meningitis – eine Entzündung der Flüssigkeit und der Membranen, die das Gehirn und das Rückenmark umgeben – identifiziert. Seine Unterarten N. subflavaEs ist jedoch bekannt, dass es in der Mundschleimhaut, im Rachen und in den oberen Atemwegen von Menschen vorkommt, ohne dass zuvor ein Zusammenhang mit Lungeninfektionen bekannt war.

Diese Bakterienfamilie galt seit jeher als harmlos für den Menschen, und Infektionen durch sie wurden nicht beschrieben – bis jetzt.

Co-Autor Professor Wang De Yun von der Abteilung für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde an der Yong Loo Lin School of Medicine der National University of Singapore sagte: „Es ist ermutigend zu sehen, dass wir bei der Identifizierung der Neisseria-Bakterienart als Ursache von Verschlechterung der Bronchiektasen, der unwahrscheinliche Schuldige, der ursprünglich nicht als Bedrohung angesehen wurde. Dies ist eine starke Erinnerung daran, dass wir nicht zu selbstgefällig sein sollten, wenn es darum geht, Forschung zu betreiben, und mehr Eigeninitiative bei der Erforschung verschiedener Möglichkeiten walten lassen sollten, da jedes scheinbar unschuldige Element eine Bedrohung für unseren Körper und unsere allgemeine Gesundheit darstellen könnte.“

Co-Autor Andrew Tan, Associate Professor of Metabolic Disorders von LKCMedicine, sagte: „Der in dieser Arbeit angewandte umgekehrte Translationsansatz war entscheidend für unseren Erfolg. Ausgehend vom „Krankenbett“, wo wir reale Patientenerfahrungen untersuchten, arbeiteten wir uns dann rückwärts vor, um den biologischen Prozess der Bakterien aufzudecken. Dank des interdisziplinären Charakters der Studie war das Team in der Lage, mit Mitgliedern aus verschiedenen Forschungsdisziplinen zu interagieren, eine angenehme Erfahrung zu bieten und gleichzeitig einzigartige Einblicke in die Krankheit zu gewinnen.“

Die Forscher wollen nun weitere Studien und klinische Studien durchführen Neisseria Ausrottung des Mikrobioms durch das neu gegründete LKCMedicine Center for Microbiome Medicine, das versucht, die Vorteile von Targeting und Behandlung zu bewerten Neisseria mit Antibiotika bei der Ersterkennung, in der Hoffnung, dass dies zu besseren klinischen Ergebnissen für Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen führen wird.

Bezug: “Neisseria Arten als Pathobionten bei Bronchiektasie“ von Liang Li, Micheál Mac Aogáin, Tengfei Xu, Tavleen Kaur Jaggi, Louisa LY Chan, Jing Qu, Lan Wei, Shumin Liao, Hong Sheng Cheng, Holly R. Keir, Alison J. Dicker, Kai Sen Tan, Wang De Yun, Mariko Siyue Koh, Thun How Ong, Albert Yick Hou Lim, John A. Abisheganaden, Teck Boon Low, Tidi Maharani Hassan, Xiang Long, Peter AB Wark, Brian Oliver, Daniela I. Drautz-Moses, Stephan C. Schuster, Nguan Soon Tan, Mingliang Fang, James D. Chalmers und Sanjay H. Chotirmall, 14. September 2022, Zellwirt & Mikrobe.
DOI: 10.1016/j.chom.2022.08.005

Anmerkungen

1. „Trends bei Bronchiektasen unter Medicare-Begünstigten in den Vereinigten Staaten, 2000 bis 2007“ von Amy E. Seitz, MPH; Kenneth N. Olivier, MD, MPH; Jennifer Adjemian, PhD; Steven M. Holland, MD und D. Rebecca Prevots, PhD, MPH, 1. August 2012, Brusttagebuch.
   DOI: 10.1378/chest.11-2209
2. „Epidemiologie und wirtschaftliche Belastung durch Bronchiektasen, die einen Krankenhausaufenthalt in Singapur erfordern“ von Hwee Pin Phua, Wei-Yen Lim, Ganga Ganesan, Joanne Yoong, Kelvin Bryan Tan, John Arputhan Abisheganaden und Albert Yick Hou Lim, 12. August 2021, ERJ Offene Forschung.
   DOI: 10.1183/23120541.00334-2021
3. „Geografische Variation in der Ätiologie, Epidemiologie und Mikrobiologie der Bronchiektasie“ von Ravishankar Chandrasekaran, Micheál Mac Aogáin, James D. Chalmers, Stuart J. Elborn und Sanjay H. Chotirmall, 22. Mai 2018, BMC Lungenmedizin.
   DOI: 10.1186/s12890-018-0638-0

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Liste der kooperierenden Institutionen

• Department of Pharmacology, School of Medicine, Southern University of Science and Technology, Shenzhen, China
• Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Shenzhen, China
• Lee Kong Chian School of Medicine, Nanyang Technological University, Singapur
• Labor für biochemische Genetik, Abteilung für Biochemie, St. James’s Hospital, Dublin, Irland
• Abteilung für klinische Biochemie, School of Medicine, Trinity College Dublin, Dublin, Irland
• Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwesen, Nanyang Technological University, Singapur
• College of Pharmaceutical Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, China
• University of Dundee, Ninewells Hospital, Medical School, Dundee, Schottland
• Abteilung für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Translationales Forschungsprogramm für Infektionskrankheiten, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore
• Abteilung für Atemwegs- und Intensivmedizin, Singapore General Hospital, Singapur
• Abteilung für Atemwegs- und Intensivmedizin, Tan Tock Seng Hospital, Singapur
• Abteilung für Atemwegs- und Intensivmedizin, Changi General Hospital, Singapur
• Universität Kebangsaan Malaysia, Kuala Lumpur, Malaysia
• Abteilung für Atemwegsmedizin und Intensivpflege, Peking University Shenzhen Hospital, Shenzhen, China
• Prioritäres Forschungszentrum für gesunde Lungen, Hunter Medical Research Institute, School of Medicine and Public Health, University of Newcastle, NSW, Australien
• Abteilung für Atemwegs- und Schlafmedizin, John Hunter Hospital, New Lambton Heights, NSW, Australien
• Woolcock Institute of Medical Research, University of Sydney, Australien
• School of Life Sciences, University of Technology Sydney, Australien
• Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE), Nanyang Technological University, Singapur
• School of Biological Sciences, Nanyang Technological University, Singapur
• Department of Environmental Science and Engineering, Fudan University, Shanghai, China