Ein Team internationaler Wissenschaftler unter der Leitung der Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) hat herausgefunden, dass Neisseria – eine Bakteriengattung, die im menschlichen Körper lebt – nicht so harmlos ist wie bisher angenommen und bei Patienten mit Bronchiektasen Infektionen verursachen kann. Asthma und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD).
In einer wegweisenden Studie, die heute in Cell Host & Microbe veröffentlicht wurde, zeigte das Team schlüssige Beweise dafür, dass Neisseria-Arten Lungenkrankheiten verursachen können und mit einer Verschlechterung der Bronchiektasie (einer Art von Lungenkrankheit) bei Patienten in Verbindung stehen.
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. In Singapur wurden in Forschungen des Tan Tock Seng Hospital im Jahr 2017 420 Patienten mit Bronchiektasen im Krankenhaus beschrieben. Die Inzidenzrate beträgt 10,6 pro 100.000 und steigt mit dem 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.
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 dem Vereinigten Königreich (siehe Anhang) – unter der Leitung von LKCMedicine Associate Professor Sanjay Chotirmall , Provost’s Chair in Molecular Medicine, verglichen Krankheits- und Infektionsdaten von 225 Patienten mit Bronchiektasen asiatischen Ursprungs (Singapur und Malaysia) mit denen von Bronchiektasen-Patienten in Europa.
Neisseria: doch nicht so harmlos
Während Neisseria-Arten dafür bekannt sind, dass sie Meningitis und Gonorrhoe verursachen, sind sie nicht dafür bekannt, Lungen zu infizieren. Durch detaillierte Identifizierung und sorgfältige Charakterisierung fand das Forschungsteam heraus, dass Neisseria das Mikrobiom asiatischer Patienten mit sich verschlechternder Bronchiektasie dominierte.
Insbesondere Patienten mit Bronchiektasie mit vorherrschenden Mengen einer Neisseria-Untergruppe namens Neisseria subflava (N. subflava) erlitten eine schwerere Erkrankung und wiederholte Infektionen (Exazerbationen) im Vergleich zu Patienten mit Bronchiektasie ohne solch hohe Mengen an Neisseria.
Nach weiteren Untersuchungen mit experimentellen Zell- und Tiermodellen bestätigte das Forschungsteam, dass N. subflava eine Zellzerstörung verursacht, die bei Bronchiektasen-Patienten mit diesem Bakterium zu Entzündungen und Immunstörungen 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 größere Krankheitsschwere, eine schlechtere Lungenfunktion und hohe Raten wiederholter Infektionen bei Bronchiektasie-Patienten eng mit dem Bakterium Neisseria und dem assoziiert sind dieser Befund ist besonders wichtig für asiatische Patienten.“
„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 über Neisseria als potenziellen ‚Schuldigen‘ bei Patienten nachdenken, bei denen es trotz Behandlung zu einer Verschlechterung kommt, und Tests durchführen, um diejenigen zu identifizieren, bei denen dies der Fall sein könnte diese Art von Bakterien in ihren Lungen beherbergen. Wir hoffen, dass eine frühzeitige Identifizierung zu einer personalisierten Therapie und folglich zu besseren Krankheitsergebnissen für asiatische Patienten mit dieser verheerenden Krankheit führen wird“, sagte Prof. Chotirmall, der auch stellvertretender Dekan (Fakultätsangelegenheiten) bei ist LKCMedizin.
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.
Unter Verwendung von Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation versuchte das Team auch zu untersuchen, woher dieses Bakterium stammen könnte, und beprobte die Wohnungen von Patienten mit Bronchiektasen, die große Mengen an Neisseria in ihren Lungen hatten. 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?
Die Neisseria-Bakterienarten wurden allgemein 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. Es ist jedoch bekannt, dass seine Unterart N. subflava in der Mundschleimhaut, im Rachen und in den oberen Atemwegen des Menschen vorkommt, ohne dass ein Zusammenhang mit Lungeninfektionen bekannt war.
Diese Bakterienfamilie galt seit jeher als harmlos für den Menschen, Infektionen durch sie wurden bisher nicht beschrieben.
Es ist ermutigend zu sehen, dass wir Fortschritte bei der Identifizierung der Neisseria-Bakterienart als Ursache für die Verschlechterung der Bronchiektasen gemacht haben, dem unwahrscheinlichen Übeltäter, 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.“
Wang De Yun, Co-Autor, Professor, Abteilung für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore
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 konnte das Team mit Mitgliedern aus verschiedenen Forschungsdisziplinen interagieren, eine angenehme Erfahrung bieten und gleichzeitig einzigartige Einblicke in die Krankheit gewinnen.“
Die Forscher wollen nun weitere Studien und klinische Studien zur Eradikation von Neisseria aus dem Mikrobiom durch das neu gegründete LKCMedicine Center for Microbiome Medicine durchführen, das die Vorteile der gezielten Behandlung und Behandlung von Neisseria mit Antibiotika beim ersten Nachweis bewerten möchte, in der Hoffnung, dass dies der Fall ist wird zu besseren klinischen Ergebnissen für Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen führen.
Quelle:
Technische Universität Nanyang, Singapur
Referenz:
Li, L., et al. (2022) Neisseria-Arten als Pathobionten bei Bronchiektasen. Zellwirt & Mikrobe. doi.org/10.1016/j.chom.2022.08.005.
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