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FTE info logoMagazin für die europäische Forschung N° 45 - Mai 2005    
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 Die Logik des „Sprungs nach vorne“
 Die Umrisse des Siebten Rahmenprogramms 
 Östlicher Vorposten des Europäischen Forschungsraums
 Landwirtschaftliche Tradition
 Geburt einer von Europa aufgepeppten Forschung
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 Aus der Haft entlassen, ins Nichts entlassen?
 Forschung im Schaufenster
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GESUNDHEITSRISIKEN
Title  Die Campylobakterien unter der Lupe

Campylobakterien sind die weltweit häufigste Ursache einer breiten Palette von Lebensmittelinfektionen. Trotzdem weiß man erstaunlich wenig über sie, und die Werkzeuge, um sie zu isolieren, zu kultivieren und zu beschreiben, sind unzulänglich. Ein Konsortium, das europäische, südafrikanische und amerikanische Wissenschaftler zusammenführt, will die Erforschung dieser wenig untersuchten Mikrobenfamilie voranbringen und ihre potenziell infektiösen Auswirkungen bewerten.

Helicobacter pylori. Neue Bezeichnung des Campylobacter pylori, dessen pathogene Rolle bei bestimmten Magen-Darmentzündungen und Zwölffingerdarmgeschwüren vor kurzem nachgewiesen wurde. © A. Labigne/ Institut Pasteur

Helicobacter pylori. Neue Bezeichnung des Campylobacter pylori, dessen pathogene Rolle bei bestimmten Magen-Darmentzündungen und Zwölffingerdarmgeschwüren vor kurzem nachgewiesen wurde.
© A. Labigne/ Institut Pasteur
Derzeit kennt man nur rund 4 000 Bakterienarten. Wie viele gibt es denn auf der Erde? Niemand weiß es. Bei der verbesserten Kenntnis der Artenvielfalt in der Bakterienwelt geht es indes um weit mehr als um mikrobiologische Grundlagenforschung; sie betrifft auch die Bekämpfung von Infektionskrankheiten, insbesondere der durch Lebensmittel verursachten.

Die große Mehrheit der oftmals schweren Lebensmittelinfektionen ist effektiv unbekannten Ursprungs, daher auch das Interesse des Projekts Campycheck. Es hat sich vorgenommen, die Artenvielfalt der Campylobakterien, eine Bakteriengruppe, die jährlich für 600 Millionen Infektionen weltweit verantwortlich gemacht wird, zu untersuchen. Bei dieser Studie handelt es sich um angewandte Forschung im Bereich der Lebensmittelsicherheit.

Campylobakterien haben die Form eines gekrümmten Stäbchens. Sie leben im Verdauungstrakt von Tieren (Zucht- wie wilden Tieren) und haben eine Vorliebe für sehr sauerstoffarme Umgebungen, manche überleben sogar unter anäroben Bedingungen. Beim Menschen (insbesondere Kindern und jungen Erwachsenen) sind sie pathogen, sie lösen schwere Durchfälle aus, die Komplikationen wie Darmblutungen oder eine generalisierte Infektion nach sich ziehen können. In gewissen, glücklicherweise seltenen Fällen entwickeln sie sich zu einer schweren neurologischen Erkrankung, dem Guillain-Barré-Syndrom. Die Antikörper, die der Organismus zur Bekämpfung der Infektion bildet, greifen die Nervenzellen an, was zu einer völligen Lähmung führt.

Die Ansteckung kann über den direkten Kontakt mit Tierkot oder verseuchtem Wasser, vor allem aber durch den Verzehr verseuchter Lebensmittel – im Schlachthof ungenügend gereinigtes Hähnchen-, Schweine- oder Lammfleisch, aber auch ungewaschenes Gemüse oder nicht pasteurisierte Milch usw. – erfolgen.

Zwei Schuldige?

Intrazelluläre Mobilität der Shigella-Bakterie. Sie befällt und zerstört die Dickdarmschleimhaut und löst eine Ruhr aus. Sie dringt in die infizierte Zelle ein und breitet sich in den Nachbarzellen aus, indem sie einen Kometenschweif aus polymerisiertem Aktin herstellt. © J.P.Sansonetti/Inserm

Intrazelluläre Mobilität der Shigella-Bakterie. Sie befällt und zerstört die Dickdarmschleimhaut und löst eine Ruhr aus. Sie dringt in die infizierte Zelle ein und breitet sich in den Nachbarzellen aus, indem sie einen Kometenschweif aus polymerisiertem Aktin herstellt.
© J.P.Sansonetti/
Inserm
Heute sind zwar rund dreißig Campylobakterienarten bekannt, praktisch die gesamte Forschung gilt aber lediglich zwei Arten: Campylobacteria jejuni und Campylobacteria coli. Bisher ging man davon aus, dass C. jejuni und C. coli die „mutmaßlich Schuldigen“ von 99 % der durch diese Mikrobenfamilie verursachten Infektionen sind. „Alle derzeitigen Verfahren sind darauf ausgerichtet, diese zwei Zielorganismen zu suchen, die bis 42°C aushalten“, erklärt William Keevil von der Universität Southampton (UK), Koordinator von Campycheck. „Insbesondere dank dem Programm Campynet, einem Netz von 23 europäischen Labors, das 1998 bis 2001 von der EU unterstützt wurde, verfügen wir derzeit über standardisierte, effiziente Methoden für deren Nachweis.“  

In den Augen der Leiter des Projekts Campycheck ist diese Schuldzuweisung etwas voreilig. Sie nehmen vielmehr an, dass man mangels einer geeigneten Überwachung einfach nichts über die wirkliche Prävalenz der Campylobakterieninfektionen weiß. So sind für Europa keine Zahlen verfügbar. In den Vereinigten Staaten meldet das Centre for Disease Control in Atlanta jährlich rund 10 000 Fälle, von denen rund hundert tödlich ausgehen; doch es schätzt, dass die effektive Zahl pro Jahr eher um die 2 bis 4 Millionen liegt, was die Campylobakterien zur häufigsten Ursache von Lebensmittelinfektionen machen würde – noch vor den Salmonellen!

Wie kommt es zu dieser Differenz? „Die Campylobakterieninfektionen sind im Allgemeinen sporadisch und entwickeln sich nur selten zu Epidemien, mit der Folge, dass die Forschung über die Ansteckungsweisen etwas vernachlässigt wurde“, erklärt William Keevil. „Aber es besteht ein wissenschaftliches Defizit. Unsere Hypothese lautet, dass es zahlreiche Campylobakterienarten gibt, die wir nicht nachweisen können. Diese neu auftauchenden Varietäten könnten für zahlreiche Krankheiten verantwortlich sein, die fälschlicherweise C. jejuni und C.coli zugeschrieben werden. Dieses Gebiet ist noch völlig unerforscht. Insbesondere gilt es Tests zu entwickeln, die in der Lage sind, die hitzeempfindlichen Campylobakterien zu identifizieren.“

Interkontinentale Zusammenarbeit
Die Darmwand bildet zahlreiche, von Darmzotten überzogene Falten. Dieses Bild zeigt den oberen Teil (Apex) der absorbierenden polygonalen Zellen, aus denen sich die Darmzotten des Dünndarms zusammensetzen. Über diese Zellen erfolgt die Absorption der Nahrungsmittel. Größe: 0,1 mm pro Zotte.  © C.Haffen/Inserm
Die Darmwand bildet zahlreiche, von Darmzotten überzogene Falten. Dieses Bild zeigt den oberen Teil (Apex) der absorbierenden polygonalen Zellen, aus denen sich die Darmzotten des Dünndarms zusammensetzen. Über diese Zellen erfolgt die Absorption der Nahrungsmittel. Größe: 0,1 mm pro Zotte.
© C.Haffen/Inserm
Nicht inventarisierte Campylobakterien isolieren, beschreiben und nachweisen – dies ist im Wesentlichen das Ziel von Campycheck, das neben der Universität Southampton das Labor der nationalen Behörde für Lebensmittelsicherheit Irlands, die Kap-Universität (Südafrika), die Universität Bologna (IT), das dänische Veterinärinstitut und das US-amerikanische Landwirtschaftsdepartement umfasst. Es sind somit drei Kontinente vertreten. „Das Ziel des Projekts wurde bei einem Gespräch mit Al Lastovica von der Kap-Universität, einem weltweit bekannten Spezialisten dieser Bakterienfamilie, in den Vereinigten Staaten gesteckt“, sagt William Keevil. „Die globalisierte Struktur unserer Forschung wird durch die Tatsache gerechtfertigt, dass die Bedrohung der Campylobakterien, die durch Zugvögel übertragen werden könnten, wirklich auf planetarer Ebene durchdacht werden muss. Dies ist insbesondere zu einer Zeit des zunehmenden Austausches von Lebensmitteln zwischen den Kontinenten unverzichtbar.“

Die erste Aufgabe, die sich die Forscher stellten, war, sich mit neuen Werkzeugen zu versehen, um diese noch kaum kartierte Mikrobenwelt zu erkunden: sauerstoffarme Kulturen, monoklonale Antikörper für den Nachweis der allen Campylobacter-Arten gemeinen Proteine, Kits für die Polymerase Chain Reaction (PCR), die Arten und Unterarten zu unterscheiden vermögen usw. Ziel war es, Tests für den Nachweis von Campylobakterien zu entwickeln, die sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin (anhand von Blutanalysen der Erkrankten bzw. von in landwirtschaftlichen Betrieben eingesammelten Exkrementen) sowie im Bereich Lebensmittelsicherheit (Stichproben von Lebensmitteln oder von Wasser für Getränke) anwendbar sind.

Diese innovative Arbeit verspricht bedeutende wirtschaftliche Gewinne abzuwerfen, was auch die Beteiligung von zwei auf mikrobiologische Diagnoseprodukte spezialisierten britischen Biotechunternehmen, Microgen Bioproducts Ltd (Camberley, Surrey) und Oxoid Ltd (Basingstoke, Hampshire), erklärt.

„18 Monate nach dem Start verfügen wir über die für die Isolierung und Charakterisierung neu auftauchender Campylobakterien notwendigen Werkzeuge“, hält der Koordinator zufrieden fest. „Mehrere amerikanische, asiatische und europäische Laboratorien haben mit uns Kontakt aufgenommen, was für das Interesse spricht, das unser Programm mit seinen verschiedenen Dimensionen weckt.“

Zum Schutze der Gesundheit
Das Projekt Campycheck beschränkt sich nicht auf diese technologische Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Im Hinblick auf die mikrobiologische Grundlagenforschung soll eine Sammlung von Campylobakterien, die auf den drei Heimatkontinenten der Projektpartner (Europa, Afrika und Nordamerika) erhoben werden, angelegt und genetisch untersucht werden. Die im Labor von Stephen On im dänischen Veterinärinstitut eingerichtete Sammlung zählt bereits um die 60 Stämme und viele warten noch darauf, beschrieben und klassiert zu werden.

Das Wissen über die Artenvielfalt der Mikroben, dessen Lückenhaftigkeit wir bereits erwähnt haben, wird davon unmittelbar profitieren. Doch die wichtigsten Niederschläge sind im Bereich der Volksgesundheit zu erwarten. Gemeinsam mit den für Lebensmittelsicherheit zuständigen Behörden mehrerer Länder will Campycheck eine epidemiologische Studie über die Prävalenz der Campylobakterien in den verschiedenen Abschnitten der Nahrungsmittelkette durchführen, angefangen bei den Zuchtbetrieben bis hin zum Teller des Verbrauchers. „Fernziel des Projekts ist es, ein Modell des Risikomanagements zu entwickeln, das darüber Aufschluss gibt, ob die neu auftauchenden Campylobakterienarten im selben Maße risikobehaftet sind wie C. jejuni“, schließt William Keevil. 


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