Die Bakterien sind eine häufige Quelle für Lebensmittelvergiftungen und sind resistent gegen Hitze und hohe Salzkonzentrationen, die bei der Zubereitung und Lagerung von Lebensmitteln verwendet werden. Das Team hofft, mit diesem Wissen eine Behandlung zu entwickeln, die Lebensmittelvergiftungen verhindert, indem sie sicherstellt, dass alle Bakterien in Lebensmitteln abgetötet werden.
Sie untersuchen auch, ob diese Erkenntnisse zur Entwicklung einer Behandlung für Patienten beitragen könnten, die neben herkömmlichen Antibiotika wirkt.
Staphylococcus aureus-Bakterien leben natürlicherweise auf der Haut oder in der Nase eines von vier Menschen. Wenn die Bakterien jedoch in den Körper gelangen, können sie schwere Infektionen, Blutvergiftungen und sogar den Tod verursachen. Eine „Superbug“-Form des Bakteriums, MRSA genannt, hat auch eine Resistenz gegen das Antibiotikum Methicillin entwickelt. Staphylococcus aureus kann auch Lebensmittelvergiftungen auslösen, in der Regel durch kontaminierte Fleischprodukte wie Schinken, aber auch durch Sandwiches, Salate und Milchprodukte.
In einer neuen Studie hat das Imperial-Team entdeckt, wie Staphylococcus aureus seine Salzaufnahme reguliert. Wenn dieser Mechanismus gestört wird, nehmen die Bakterien entweder zu viel Salz aus ihrer Umgebung auf oder verlieren zu viel Wasser, wodurch sie dehydrieren und sterben.
Professorin Angelika Gründling, Hauptautorin der Studie vom Department of Medicine am Imperial College, sagte: „Das Bakterium Staphylococcus aureus ist ein wichtiger Krankheitserreger und verursacht viele schwere Infektionen bei Patienten. Mit dieser Forschung haben wir nun ein besseres Verständnis dafür, wie die Bakterien mit Salzstress umgehen. Obwohl sich diese Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, hoffen wir, dass dieses Wissen uns eines Tages dabei helfen wird, lebensmittelbedingte Staphylokokkeninfektionen zu verhindern, und dass es neue Möglichkeiten für eine Art der Behandlung eröffnet, die neben Antibiotika eingesetzt werden kann.“
In der neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Science Signaling veröffentlicht wurde, untersuchte das Team MRSA-Zellen im Labor und fand heraus, dass ein Signalmolekül namens zyklisches di-AMP entscheidend für den Prozess ist, durch den die Bakterien ihren Salzgehalt regulieren.
Staphylococcus aureus sind notorisch resistent gegen hohe Salzkonzentrationen, obwohl den Wissenschaftlern bis jetzt nicht klar war, warum. In der aktuellen Studie hat das Team herausgefunden, dass das Signalmolekül, wenn es erkennt, dass sich das Bakterium in einer salzhaltigen Umgebung befindet, sich an mehrere „Transporter“-Proteine klammert, um ihnen zu signalisieren, dass sie reagieren und die Zelle schützen sollen.
Hohe Salzkonzentrationen ziehen Wasser aus der Zelle heraus, weshalb wir nach dem Verzehr von salzhaltigen Lebensmitteln Durst verspüren.
Um den Wasserverlust zu verhindern, zieht das Transporter-Protein daher eine Art Molekül in die Zelle, das wie ein Miniaturschwamm wirkt. Es saugt das Wasser auf, schließt es in der Zelle ein und verhindert, dass es entweicht. Indem sie den Wasserverlust stoppen, verhindern die Miniaturschwämme auch, dass Salz in die Zelle gelangt.
Die Forscher konnten diesen Salzschutzmechanismus unterbrechen und stellten fest, dass die Anzahl dieser Miniaturschwämme deutlich reduziert wurde, indem sie das Signal an das Transporterprotein erhöhten. Die Hemmung dieser Salzschutzmechanismen macht MRSA-Zellen empfindlicher gegenüber Salz – was letztlich zur Zerstörung der Bakterienzellen führen könnte.
Experimente anderer Teams haben gezeigt, dass ein ähnlicher Mechanismus bei Listeria-Bakterien vorhanden ist, die ebenfalls eine häufige Quelle von Lebensmittelvergiftungen sind.
Dr. Christopher Schuster, Mitautor der Forschungsarbeit vom Department of Medicine am Imperial, fügte hinzu: „Viele Methoden der Lebensmittelkonservierung verwenden Salz, um Lebensmittel frisch zu halten und Bakterien an der Vermehrung zu hindern. Es gibt jedoch immer einige Bakterien wie Staphylococcus aureus, die gegen diesen hohen Salzgehalt resistent sind und überleben. Wenn wir jedoch eine Behandlung entwickeln können, die diese Signalmoleküle unterbricht, könnten wir sicherstellen, dass das Salz alle Bakterien abtötet.“
Das Team erforscht nun diesen Mechanismus weiter, in der Hoffnung, die genaue Art und Weise zu finden, wie das Signalmolekül das Transporterprotein reguliert. Sie untersuchen auch, welche anderen Arten von molekularen Schwämmen an diesem Prozess beteiligt sind.