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Neuer Weg im Kampf gegen MRSA: Forscher machen ein gefährliches Bakterientoxin unwirksam

Greifswald/Münster (ug) – Mit der zunehmenden Antibiotika-Resistenz werden alternative Verfahren zur Behandlung bakterieller Infektionen immer notwendiger. Forschern der Universität Greifswald ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Münster gelungen, Zielzellen pathogener Bakterien enzymatisch so vorzubehandeln, dass eine bedeutende toxische Wirkung des Bakteriums Staphylococcus aureus ausblieb. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift „Toxins“ veröffentlicht.

Jeder dritte Mensch weltweit trägt das Bakterium Staphylococcus aureus ständig auf der Haut und im vorderen Nasenraum mit sich herum ohne davon etwas zu bemerken. Die Bakterien nutzen allerdings Abwehrschwächen, beispielsweise durch Alter, Bettlägerigkeit oder Virusinfekt, um sich schneller zu vermehren. Dadurch können sie pathogen werden und neben oberflächlichen Furunkeln oder Abszessen auch Infektionen im Körperinneren wie Herzinnenhautentzündung und Lungenentzündung verursachen. Überschreiten die Bakterien lokal im Körper eines Wirtes (Mensch oder Tier) eine kritische Bakteriendichte, beginnen sie mit der Produktion löslicher Toxine, die im Wirtsgewebe physiologische Veränderungen oder sogar den Zelltod auslösen können.

MRSA

Bild: Neuer Weg im Kampf gegen MRSA: Forscher machen ein gefährliches Bakterientoxin unwirksam

Eines der bedeutenden Toxine von S. aureus ist das sogenannte alpha-Toxin. Es kann Blutzellen zerstören und wird daher auch Hämolysin A genannt. Das alpha-Toxin trägt erheblich zur Pathogenität des Bakteriums bei, so dass es als einer der wichtigsten Virulenzfaktoren von S. aureus gilt. Der Wirkmechanismus des alpha-Toxins beruht auf der Bildung von Transmembranporen in den Oberflächen der Wirtszellen, den sogenannten Zellmembranen. Die dadurch entstehende offene Verbindung zwischen Extra- und Intrazellularraum erlaubt es Ionen und kleinen organischen Molekülen, Konzentrationsgefällen zu folgen und unkontrolliert in die Zelle einzuströmen oder aus der Zelle auszutreten. Damit verbunden sind erhebliche zellphysiologische Probleme. Zum Beispiel können epitheliale Zellen ihre Barrierefunktion zwischen Umwelt und Körperinnerem nicht mehr voll ausüben.

Wissenschaftler der Universität Greifswald um Dr. Sabine Ziesemer und Prof. Jan-Peter Hildebrandt in Kooperation mit einem Kollegen der HNO-Klinik am Universitätsklinikum Münster, PD Dr. Achim G. Beule, suchen daher nach Wegen, die Wirkung des alpha-Toxins auf Zielzellen zu unterdrücken. Da S. aureus auch an der Entstehung von Lungenentzündungen (Pneumonien) beteiligt ist, nutzen die Forscher Kulturen menschlicher Atemwegsepithelzellen als Modellsysteme. Anhand dieser untersuchen sie, wie das alpha-Toxin auf die Struktur und Funktion der Zellen wirkt, mit dem Ziel, mögliche Angriffspunkte für eine abschwächende Wirkung des Toxins zu finden.

Die jetzt in „Toxins“ publizierten Ergebnisse zeigen, dass ein bestimmter Lipid-Bestandteil der Zelloberfläche, das Sphingomyelin, für den Zusammenbau und damit für die Bildung der alpha-Toxin-Pore essentiell ist. Die Forscher haben dieses Membranlipid mit einem Enzym (einer Sphingomyelinase) chemisch modifiziert und festgestellt, dass sich in den Zellmembranen der anschließend mit alpha-Toxin behandelten Zellen keine Toxin-Poren mehr ausbildeten. Und nachfolgend blieben auch alle sonst üblichen zytotoxischen Wirkungen des alpha-Toxins auf die Atemwegsepithelzellen aus.

Angesichts der global zunehmenden Resistenz vieler Staphylococcus-Stämme gegen Antibiotika (MRSA, Methicillin-resistente Staphylococcus aureus-Stämme) und dem Rückzug vieler Pharma-Konzerne aus der kostenintensiven Antibiotika-Forschung werden alternative Verfahren zur Beherrschung bakterieller Infektionen immer notwendiger. Die Grundlagenforschung aus Greifswald und Münster zeigt einen Ansatz, wie durch vorbeugende Maßnahmen die durch das alpha-Toxin vermittelte pathogene Wirkung von S. aureus verhindert werden kann. [Link zur Publikation]

Pubertäre Bockigkeit oder Depression im Anfangsstadium?
Uniklinik informiert über Früherkennung psychischer Probleme bei jungen Menschen

Münster (mfm/jr) – Das Abitur in zwölf Jahren, Stress im Studium, nebenbei Musikunterricht und eine Fremdsprachen lernen – und alles mit Bestnoten, versteht sich: Leistungsdruck, der bereits für junge Menschen erheblichen Stress darstellt und unspezifische Symptome wie Angst, Panikattacken und Schlafstörungen hervorrufen kann. Solche körperliche Warnzeichen sind auch den münsterschen Unimedizinern bestens bekannt. Am Samstag (04.02.) stellen sie mit einem öffentlichen Symposium Angebote zur Früherkennung psychischer Erkrankungen bei jungen Erwachsenen und Jugendlichen vor. Die Veranstaltung, deren Besuch kostenlos ist, steht in Verbindung mit PRONIA, einem europäischen Projekt zur individualisierten Vorhersage psychischer Erkrankungen.

Psychische Erkrankungen wie Depressionen und Psychosen entwickeln sich oftmals schleichend über Jahre hinweg und haben ihren Ursprung nicht selten schon im jungen Erwachsenenalter. Die Eltern fällt eventuell eine traurige Stimmung auf, ein Rückzug ins Kinderzimmer oder eine bleischwere Antriebslosigkeit. Solche unspezifische Veränderungen stellen auf Dauer eine erhebliche Belastung dar und behindern den persönlichen Entwicklungsweg der jungen Menschen ernsthaft – umso wichtiger ist die frühzeitige Diagnose und Behandlung für einen positiven Krankheitsverlauf. „Betroffene, Freunde und Verwandte aber auch Lehrer erkennen zwar häufig Veränderungen im Verhalten, wissen aber nicht, wie sie damit umgehen sollen“, weiß Prof. Rebekka Lencer, Leitende Oberärztin der münsterschen Uniklinik für Psychiatrie und Psychotherapie. Schließlich seien gerade in schwierigen Entwicklungsphasen wie der Pubertät gelegentliche Stimmungsschwankungen und veränderte Charakterzüge völlig normal. Wie also können Mutter, Vater oder Freund ernste Vorboten einer psychischen Erkrankung von normalen Stimmungsschwankungen unterscheiden?

Eine professionelle Abklärung der Beschwerden, gezielte Untersuchungen und individuelle Beratungsangebote sind Wege, um erste unklare Anzeichen eines erhöhten Erkrankungsrisikos zu erkennen – und so wichtige Zeit zur Behandlung zu gewinnen.

Mit einem öffentlichen Symposium am Samstag, 4. Februar, widmen sich Lencer und viele Kollegen daher dem schwierigen Thema der Früherkennung. Von 9:00 bis 13:00 Uhr gibt es in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie Vorträge und weitere Informationsangebote zur Früherkennung und zu Therapien, die speziell auf die Bedürfnisse Jugendlicher und junger Erwachsener ausgerichtet sind.

Die Veranstaltung ist Teil einer münsterschen Forschungskooperation von Lencers Einrichtung und der Uniklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, die ihrerseits Teil des von der Europäischen Union geförderten PRONIA-Projektes ist (Abkürzung für „Personalised prognostic tools for early psychosis management“) ist. Mit Hilfe verschiedener Methoden wie Befragungen, Aufmerksamkeitstests und MRT-Untersuchungen wird in den teilnehmenden Einrichtungen gemeinsam daran gearbeitet, geeignete Verfahren zu finden, die eine verlässliche Risikoabschätzung und genaue Verlaufsvorhersagen erlauben. „Ziel ist die individualisierte Vorhersage psychischer Erkrankungen bereits dann, wenn die Beschwerden noch sehr vage und unspezifisch erscheinen“, betonen die Projektleiter Prof. Rebekka Lencer und Prof. Georg Romer die Bedeutung der Früherkennung. Je früher eine sich anbahnende Erkrankung diagnostiziert werde, desto besser lasse sich sie behandeln. „Auch hier gilt der bekannte Satz von Shakespeare: besser drei Stunden zu früh als eine Minute zu spät“, so Romer. Nähere Informationen zum Symposium und zu PRONIA gibt es im Internet.

Bild: Die Leiterin der Sektion für Psychoseerkrankungen Prof. Rebekka Lencer (rechts) und ihr Team aus der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie (Foto: FZ)

Wie CT-Bilder helfen können, den Zeitpunkt eines Schlaganfalls zu bestimmen

Münster (mfm/sm) – Ein Blutgerinnsel stört die Durchblutung des Gehirns, es wird nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt, Gewebe stirbt ab: Bei einem Schlaganfall zählt jede Minute. Je schneller die Patienten behandelt werden, desto größer ist die Chance auf vollständige Genesung. Doch bei fast einem Viertel der Betroffenen ist nicht bekannt, wann die Symptome begonnen haben – eine Information, die wichtig wäre für die Therapie. Wissenschaftler aus Münster und Lübeck haben nun gemeinsam mit Neuroradiologen und Neurologen anderer Universitäten in einer Studie gezeigt, wie sich die Computertomographie (CT) nutzen lässt, um den Zeitpunkt hinreichend präzise zu bestimmen.
Die Bedeutung der Studie hängt mit der Thrombolyse zusammen: Diese Auflösung des Blutgerinnsels durch Medikamente ist nur innerhalb der ersten viereinhalb Stunden nach Schlaganfallbeginn wirksam. Bei späterer Therapie profitieren Patienten nicht mehr von der Methode und zugleich steigt das Risiko gefährlicher Nebenwirkungen. Den Zeitpunkt des Schlaganfallbeginns zu kennen, ist somit immens wichtig für die behandelnden Ärzte. Um die Diagnosemöglichkeiten zu verbessern, macht sich das neue Verfahren die Tatsache zunutze, dass bei einem Schlaganfall routinemäßig eine CT durchgeführt wird.

„Bei einem Schlaganfall wird Wasser im Gewebe der betroffenen Hirnregion eingelagert. Die Menge ist dabei zwar insgesamt sehr gering, nimmt aber zu, je länger der Hirninfarkt zurückliegt“, erklärt Prof. Jens Minnerup den Ansatz der Studie. Der Oberarzt der münsterschen Uniklinik für Allgemeine Neurologie ist Erstautor der Publikation. Im Laborexperiment konnten Minnerup und seine Mitstreiter zunächst zeigen, wie sich die Menge eingeströmten Wassers auf die Strahlendichte auswirkt, also auf die verschiedenen Graustufen auf den CT-Bildern: je mehr Wasser, desto dunkler. Da die unterschiedlichen Abstufungen und deren Veränderung allerdings mit bloßem Auge häufig nicht genau zu erkennen sind, haben sich die Wissenschaftler eines Tricks bedient: Sie setzen eine CT-Perfusionsmessung ein, durch die wenig durchblutetes Infarktareal gut zu erkennen ist. Anschließend nahmen sie eine Dichtemessung in ebendiesem Bereich – in einem sogenannten CT-Fenster – vor, so dass hier kleinere Grau-Abstufungen zu erkennen waren und sich die Wassermenge genauer bestimmen ließ.

Bild: Prof. Jens Minnerup ist Erstautor der jetzt in den „Annals of Neurology“ erschienenen Studie zum Einsatz von CD-Bildern in der Schlaganfall-Diagnostik (Foto: FZ)

Der Haken an der Sache: Die Graustufen des Gehirns unterscheiden sich von Mensch zu Mensch – nicht jede Schattierung ist also auf neu eingelagertes Wasser zurückzuführen. Aber auch dafür fand das Forscherteam eine Lösung: Da die rechte und die linke Hirnhälfte auf einem CT-Bild in der Regel gleiche Schattierungen aufweisen, verglichen die Wissenschaftler die Grauwerte im Bereich des Schlaganfalls mit denen im spiegelbildlichen Bereich der gesunden Hirnhälfte. So konnten sie für jeden Patienten individuell bestimmen, ob der Insult mehr oder weniger als viereinhalb Stunden zurücklag.

„Momentan ist dieses Vorgehen für den klinischen Alltag noch zu aufwändig“, so Dr. André Kemmling, Neuroradiologe an der Uniklinik Lübeck und gemeinsam mit Minnerup Initiator der Studie, die nun in der renommierten Fachzeitschrift Annals of Neurology erschienen ist. Die Forscher arbeiten daher derzeit an einer Methode, die leichter anzuwenden ist. Mit ihr könnten Neurologen und Radiologen dann in unklaren Fällen bestimmen, wann genau sich ein Schlaganfall zugetragen hat. Link zur Publikation

Volkskrankheit Depression:
Forschergruppe sucht Probanden mit und ohne Vorerkrankungen

Münster (mfm/kd) – Mehr als jeder zehnte Deutsche erkrankt im Laufe seines Lebens daran: Depressionen. Zwei entscheidende Risikofaktoren wurden bereits identifiziert: Gene sowie stressbedingte Umwelteinflüsse können Auslöser für die Krankheit sein. Aber wie sich die beiden Faktoren gegenseitig beeinflussen und wie sie zum Ausbruch der Erkrankung führen, ist noch weitgehend unklar – und daher Forschungsgegenstand einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Marburg und Münster. Für ihre großangelegte Studie sucht das Team Probanden.
Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit drei Millionen Euro geförderte Projekt mit dem Titel „Neurobiologie psychischer Störungen“ dient unter anderem dem Herausfiltern von Unterformen der Depressionen. Unter dem Dach der Forschergruppe FOR 2107 – so die DFG-interne Abkürzung – arbeiten über 50 Experten zusammen. Bei dem von den Psychiatrie-Professoren Tilo Kircher (Marburg) und Udo Dannlowski (Münster) geleiteten Projekt werden die Hirnstrukturen der Teilnehmer mittels Magnetresonanztomographie (MRT) durchleuchtet. So wollen die Forscher herausfinden, wie sich die Risikofaktoren für eine depressive Erkrankung gegenseitig beeinflussen, wie hoch das individuelle Rückfallrisiko ist und wie sich neue Therapiemöglichkeiten entwickeln lassen.

Eine große Teilnehmerzahl ist wichtig für den Erfolg der Studie. Udo Dannlowski, zuvor in Marburg tätig und kürzlich auf eine Professur an der Universität Münster berufen, sucht daher nun auch dort Probanden. „Wir benötigen insgesamt 2.500 Studienteilnehmer im Alter von 18 bis 65 Jahren“, so der Mediziner. Dannlowski sucht einerseits Menschen, die an einer Depression, einer manisch-depressiven (bipolaren) Erkrankung oder an Schizophrenie litten beziehungsweise leiden sowie andererseits – als Vergleichsgruppe – solche, die psychisch gesund sind.
Für die Studienteilnahme, für die insgesamt vier Stunden Zeit eingeplant werden sollten, erhalten die Probanden neben 50 Euro ihr eigenes MRT-Bild auf einer CD. Die Untersuchung sei gesundheitlich völlig unbedenklich, stellt der Psychiater Dannlowski klar: Nach einem längeren Interview zum Thema „Psychische Gesundheit“ folgen eine MRT-Untersuchung sowie neuropsychologische Sprach- und Gesundheitstests. Außerdem wird den Probanden Blut abgenommen sowie eine Haar- und eine Speichelprobe entnommen. Nach zwei Jahren bitten die Forscher ihre Probanden zu einer Folgeuntersuchung, die zusätzlich vergütet wird. Weitere Informationen erhalten Interessenten unter der Telefonnummer 0251-8357215, über die Mailadresse mrt.studie@wwu.de, oder im Internet (www.for2107.de).

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Bild: Freut sich auf neue Probanden: das münstersche Team der Forschergruppe FOR 2107 um Prof. Udo Dannlowski (vorn, im schwarzen Hemd; Foto: privat)