Wenn der Körper auf Bakterien, Viren oder schädliche Substanzen trifft, versammeln sich seine angeborenen Immunzellen, Neutrophile, an der Stelle, um den Eindringling zu bekämpfen.
Bakterien und Viren haben jedoch Möglichkeiten, diese Abwehrkräfte zu umgehen. Yersinia pestisBeispielsweise können sich die Bakterien, die die Beulenpest und die Lungenpest verursachen, vor dem Immunsystem verstecken und sich ungehindert im Körper vermehren, bis sie den Wirt überwältigen können. Diese Fähigkeit erlaubt Y. pestis im 14. Jahrhundert die Beulenpest in ganz Europa verbreitenTh Jahrhundert, wobei ein Drittel der europäischen Bevölkerung starb.
Während die Pest in der heutigen Zeit möglicherweise keine ernsthafte Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellt, untersuchen Forscher der University of Louisville Y. pestis um seine Fähigkeit, dem Immunsystem zu entgehen, besser zu verstehen und dieses Verständnis zur Bekämpfung anderer Krankheitserreger anzuwenden.
Wenn man sich die menschliche Pest ansieht, zeigen Menschen nicht sofort Symptome, obwohl sie eine aktive Infektion haben, weil sich die Bakterien vor dem Immunsystem verstecken. Dann gibt es plötzlich viele Bakterien, das Immunsystem ist überfordert und im Falle einer Lungenpest stirbt der Mensch an einer Lungenentzündung.“
Matthew Lawrenz, Professor, UofL-Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie
Neutrophile sind die ersten Responder des Immunsystems, die Proteinmoleküle aussenden, um andere Neutrophile herbeizurufen, um den Eindringling anzugreifen und zu zerstören. Zu den ersten Molekülen, die von Neutrophilen ausgesendet werden, um eine Infektion zu signalisieren, gehören Leukotrien B4 (LTB4)-Lipidmoleküle. Y. pestis stört die Immunantwort, indem es die LTB4-Signale unterdrückt. Lawrenz hat von den National Institutes of Health ein neues vierjähriges Stipendium in Höhe von 2,9 Millionen US-Dollar erhalten, um zu untersuchen, wie das geht Y. pestis blockiert LTB4. Letztendlich erwartet er, dass dieses Verständnis zu Möglichkeiten zur Prävention führen wird Y. pestis Blockieren Sie die Signale nicht und wenden Sie dieses Verständnis hoffentlich auf andere Arten von Infektionen an.
„Dieser historische Erreger ist wirklich gut darin, das Immunsystem zu manipulieren, deshalb nutzen wir ihn als Werkzeug, um besser zu verstehen, wie weiße Blutkörperchen wie Neutrophile und Makrophagen auf bakterielle Infektionen reagieren“, sagte Lawrenz. „In diesem Projekt verwenden wir Yersinia um besser zu verstehen, warum LTB4 für die Bekämpfung der Pest so wichtig ist. Dieses Verständnis würde auf fast jede Infektion der Lunge oder anderer Bereiche zutreffen und könnte wahrscheinlich auch auf Viren zutreffen.
Als Mitglied des UofL Center for Predictive Medicine for Biodefense and Emerging Infectious Diseases untersucht Lawrenz seit fast zwei Jahrzehnten Pestbakterien. Seine früheren Arbeiten umfassen Entdeckungen darüber, wie Y. pestis Erwirbt Eisen und Zink, um den Abwehrmechanismus eines Wirts zu überwinden, der als Ernährungsimmunität bekannt ist, und hat ein besseres Verständnis dafür, wie das geschieht Y. pestis bewohnt Räume innerhalb der Makrophagen des Wirts, um sich vor dem Immunsystem zu verstecken.
Katelyn Sheneman, eine Doktorandin in Lawrenz‘ Labor, hat vom NIH ebenfalls einen prestigeträchtigen Forschungspreis für Auszubildende in Höhe von 100.000 US-Dollar erhalten. Dieses Stipendium wird ihre Forschung finanzieren, um zu verstehen, wie das geht Y. pestis verändert den Inhalt extrazellulärer Vesikel, zellulärer Behälter, die von Immunzellen produziert werden und Proteine, Lipide wie LTB4 und andere Komponenten enthalten. Diese Vesikel werden in den Blutkreislauf abgegeben, um anderen Zellen mitzuteilen, was in ihrem Körperteil geschieht, beispielsweise eine Infektion.
„Mein Projekt untersucht, wie Y. pestis verändert die Anzahl der produzierten Vesikel, was in ihnen verpackt ist und wie andere Zellen auf sie reagieren“, sagte Sheneman. „Wir haben einige gute Beweise dafür.“ pestis ist in der Lage, die Produktion dieser Vesikel zu manipulieren, daher werden wir untersuchen, welche Rolle die Vesikel bei Lungeninfektionen spielen und wie dieser Einfluss zur gesamten systemischen Infektion beiträgt.“
Da es keinen wirksamen Impfstoff gegen eine Infektion durch gibt Y. pestis Und es hat das Potenzial, als Biowaffe eingesetzt zu werden, so eine Studie von Lawrenz und Sheneman Y. pestis in den Einrichtungen der Biosicherheitsstufe 3 der UofL im Regional Biocontainment Laboratory, Teil eines Netzwerks von 12 regionalen und 2 nationalen Biocontainment-Labors zur Untersuchung von Infektionserregern. Einrichtungen der Biosicherheitsstufe 3 werden nach strengen Bundessicherheitsstandards gebaut, um Forscher und die Öffentlichkeit vor der Exposition gegenüber den untersuchten Krankheitserregern zu schützen.
