• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Die Chemie Zeitschrift Österreichs

Das unabhängige Traditionsmagazin

  • Das Magazin
    • Blattgeschichte
    • 120 Jahre
    • Abonnement
    • Mediadaten
    • Online-Archiv
  • Resorts
    • Forschung
    • Foto Freitag
    • Messe
    • Publikation
    • Personalia
    • Bildung
    • Termine
    • News-Archiv 2015
    • News-Archiv 2016
    • News-Archiv 2017
    • News-Archiv 2018
    • News-Archiv 2019
  • Studienführer Chemie
  • Chemie-Lexikon
  • Links
    • L&B
    • labor
    • Kunststoff
  • Welkin Media Verlag
Aktuelle Seite: Startseite / Publikation / Mit Mathematik Zweitinfektionsanfälligkeit bei Grippe erforschen

Mit Mathematik Zweitinfektionsanfälligkeit bei Grippe erforschen

22. November 2016 von Florian Fischer

Bei einer Infektion mit dem Grippevirus Influenza ist der Körper besonders anfällig für andere Krankheitserreger. Bakterien wie Streptococcus pneumoniae, Auslöser der Lungenentzündung, haben dann mit dem Immunsystem leichtes Spiel und breiten sich besonders stark aus. Dies kann mitunter sogar zum Tod führen. Allerdings sind die Gründe für die rasante Vermehrung der Bakterien bei einer Doppelinfektion mit Grippeviren bislang nicht genau bekannt.

Nun haben Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OVGU) in einem interdisziplinären Projekt herausgefunden, dass bei einer Doppelinfektion die Überproduktion eines bestimmten Botenstoffes die Vermehrung der Bakterien zu begünstigen scheint. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jetzt im Fachjournal Scientific Reports.

Bis zu 22.000 Menschen sterben pro Jahr im deutschsprachigen Raum an den Folgen einer Grippeerkrankung. Dabei führt allerdings in den meisten Fällen nicht das Grippevirus zu schwerwiegenden Komplikationen, sondern eine bakterielle Zweitinfektion, die die Patienten nach dem Ausbruch der Grippe erworben haben. Ein Bakterium, das häufig den grippegeschwächten Körper befällt, ist Streptococcus pneumoniae, das schwere Lungenentzündungen auslösen kann. In Kombination mit einer Grippe verläuft diese Infektion besonders schwer und ist dann sogar lebensbedrohlich. Durch welche Prozesse eine Grippe die Anfälligkeit für bakterielle Infektionen und deren Ausprägung beeinflusst, war bislang nicht geklärt.

In einem interdisziplinären Ansatz haben die Teams um Dunja Bruder, Leiterin der HZI-Arbeitsgruppe „Immunregulation“ und Professorin für Infektionsimmunologie an der OVGU Magdeburg, und Dr. Esteban A. Hernandez-Vargas, der die Arbeitsgruppe „Systemmedizin der Infektionskrankheiten“ am HZI leitet, einen Beitrag zur Entschlüsselung dieses Rätsels geleistet. Gemeinsam haben die Wissenschaftler einen Projektplan entwickelt, der die Laborarbeit mit Mäusen, die gleichzeitig mit dem Grippevirus und Streptococcus pneumoniae infiziert waren, mit computergebundener Modellierung der Infektionsprozesse verknüpft.

„Üblicherweise simulieren wir biologische Prozesse aus bereits publizierten Daten. Da wir Systembiologen am HZI eng mit Infektionsforschern vor Ort zusammenarbeiten, war es möglich, die Infektionsversuche genau so zu planen, dass sich die gezielt erhobenen Daten ideal für die mathematische Modellierung der Infektionsverläufe eignen würden“, sagt Hernandez-Vargas. In Infektionsexperimenten konnten Bruder und ihr Team zeigen, dass bereits 18 Stunden nach der Infektion grippekranker Mäuse mit den Bakterien die Anzahl der Makrophagen – Immunzellen, die Krankheitserreger beseitigen – rapide einbricht, während sich die Bakterien rasant vermehren.

Bakterien der Art Streptococcus pneumoniae besiedeln eine Endothelzelle. | Foto: HZI/M. Rohde
Bakterien der Art Streptococcus pneumoniae besiedeln eine Endothelzelle. | Foto: HZI/M. Rohde
Die beobachtete Zunahme der Pneumokokken und die gleichzeitige Abnahme der Immunzellen beschrieben die Systembiologen mit mathematischen Funktionen und stellten dabei fest, dass beide Entwicklungen nicht genau zueinander passten. „Daraus konnten wir ableiten, dass sich die Bakterien nicht nur deshalb so stark vermehren konnten, weil die Zahl der Makrophagen zurückging. Es musste also noch mindestens ein weiterer Faktor eine Rolle spielen“, sagt Dunja Bruder.

Im nächsten Schritt schauten sich die Wissenschaftler die Ausschüttung verschiedener Botenstoffe an, die bei der Abwehr bakterieller Infektionen wichtige Funktionen übernehmen. Auch für die Untersuchung dieser Moleküle wurden zuvor genaue Zeitpunkte für die Probennahme festgelegt, damit die gewonnenen Daten eine möglichst gute mathematische Simulierung der Prozesse zulassen. Dabei fiel zunächst auf, dass die vom Körper produzierte Menge der Botenstoffe bei einer Doppelinfektion deutlich größer war als bei einer bakteriellen Infektion allein. Wieder hat Hernandez-Vargas‘ Team die Entwicklung der Bakterienzahl, der Anzahl der Makrophagen und der verschiedenen Botenstoffe in seine mathematischen Modelle eingespeist. Die beste Übereinstimmung ergab sich mit den Messdaten des Botenstoffs Interferon gamma, ein geringer Einfluss ließ sich außerdem für Interleukin 6 nachweisen – beides Moleküle, die normalerweise bei einer Infektion wichtig sind für die Steuerung der Immunabwehr.

„Durch die Infektion mit den Grippeviren ist das Level von Interferon gamma bereits hoch. Kommt dann eine Zweitinfektion mit Pneumokokken hinzu, wird noch mehr Interferon gamma produziert. Basierend auf unseren Ergebnissen gehen wir davon aus, dass infolge dieser Überreaktion des Immunsystems die Makrophagen die Bakterien nicht mehr effektiv beseitigen können. Denn bekanntermaßen wird deren „Fressfunktion“ durch zu viel Interferon gamma beeinträchtigt“, erklärt Bruder. Bestätigt wird diese Annahme auch durch eine Computersimulation: Entzieht man dem Modell das gesamte Interferon gamma, bleibt die starke Vermehrung der Bakterien aus.

Die Ergebnisse dieser Simulation wollen die Wissenschaftler um Dunja Bruder nun auch experimentell im Labor überprüfen. „Wenn die experimentellen Ergebnisse mit denen aus der Modellierung gewonnenen übereinstimmen, haben wir mit dem mathematischen Modell tatsächlich ein Werkzeug, mit dem sich die Rolle bestimmter Botenstoffe in Infektionsprozessen vorhersagen lässt“, sagt Hernandez-Vargas. „Das hätte zum einen den Vorteil, dass sich Laborexperimente deutlich besser planen und sich so auch Tierversuche reduzieren ließen. Zum anderen ließe sich langfristig eine Therapie für Doppelinfektionen entwickeln, die am Interferon ansetzt.“

[alert-warning]Publikation

S. Duvigneau, N. Sharma-Chawla, A. Boianelli, S. Stegemann-Koniszewski, V. K. Nguyen, D. Bruder, and E. A. Hernandez-Vargas.

Hierarchical effects of pro-inflammatory cytokines on the post-influenza susceptibility to pneumococcal coinfection.

Scientific Reports 6 (2016).

DOI: 10.1038/srep37045

Kontakt

Susanne Thiele, Pressesprecherin
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH

[/alert-warning]

Kategorie: Publikation Stichworte: Helmholtz-Zentrum, Infektion, Publikation

Haupt-Sidebar

Die aktuelle Chemie

Newsletter

  • Unser Newsletter-Archiv

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Lebensmittel-&Biotechnologie und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • PAT Downstream Processing: Kooperation von Merck und Agilent Technologies
    am 23. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Merck und Agilent Technologies kooperieren bei der Weiterentwicklung von Prozessanalysetechnologien (PAT) für das Downstream Processing. PAT ist ein Schlüsselfaktor für die Echtzeitfreigabe und das Bioprocessing 4.0.und wird von den […]

  • DURAST: Feinpulver aus technischen Kunststoffen
    am 22. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die neue Serie der DURAST Pulver aus technischen Kunststoffen von Polyplastics ist mit einer Vielzahl von Verarbeitungsmethoden kompatibel. Die Feinpulver eignen sich, über Spritzgießen und Extrudieren hinaus, für die Kleinserienproduktion […]

  • Vindur CoolMaster DX: Präzisionsklimagerät von Weiss Technik
    am 21. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Vindur CoolMaster DX von Weiss Klimatechnik ist ein neues, raumbasiertes Präzisionsklimagerät mit energieeffizienter Invertertechnologie. Es ist in drei Baugrößen erhältlich, frei skalierbar und auch in Räumen ohne Außenwand aufstellbar, […]

  • Coperion macht mit innovativer Seitendosierung Kunststoff-Recycling wirtschaftlicher
    am 20. Juni 2022 von Kerstin Sochor (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Mit dem Ziel, das Recycling von leichten, sehr voluminösen Rezyklat-Fasern und -Flakes deutlich wirtschaftlicher und in manchen Fällen überhaupt erst möglich zu machen, hat Coperion eine neue Ausführung seiner Seitendosierung ZS-B entwickelt. […]

  • NYLEO: Hochleistungsfasern auf Nylon 66-Basis
    am 20. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    DOMO Chemicals hat mit NYLEO eine neue Produktlinie an Hochleistungsfasern auf Nylon 66-Basis auf den Markt gebracht. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften bietet die Produktlinie ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die Verbesserung […]

  • Merck investiert 440 Mio.€ in Irland
    am 17. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Merck erweitert seine Kapazitäten für die Herstellung von Membranen und Filtrationsprodukten an seinem Standort Cork in Irland. Um rund 440 Mio. Euro werden Produktionskapazitäten für Membranen in Carrigtwohill ausgebaut und eine neue […]

  • BioFuture: modernste Biopharmazeutika-Produktionsanlage
    am 15. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Novartis hat mit "BioFuture" in Schaftenau (Tirol) die weltweit modernste Produktionsanlage für Biopharmazeutika in Betrieb genommen. Das Gesamtinvestitionsvolumen beläuft sich auf 300 Millionen Euro, insgesamt entstehen rund 180 zusätzliche […]

  • Greiner AG mit Rekordumsatz 2021 von 2,2 Milliarden Euro
    am 15. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die österreichische Greiner AG hat mit mehr als 2,2 Milliarden Euro einen Rekordumsatz für das Geschäftsjahr 2021 erzielt. Die sichtbarsten Veränderungen 2021 waren die Veräußerung der Greiner Extrusion sowie die Bündelung der […]

  • 25 Jahre ohne Gentechnik in Österreich
    am 13. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Anlässlich des 25. Jahrestags "ohne Gentechnik in Österreich“ finden zahlreiche Veranstaltungen rund um Lebensmittel ohne Gentechnik statt. Dabei werden im Juni 2022 die Erfolge des Gentechnik-Volksbegehrens von 1997 sowie der Gründung der ARGE […]

  • Repeats Group investiert in Daly Plastics
    am 13. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die europaweite Kunststoffrecyclingplattform Repeats Group B.V. investiert in Daly Plastics, einen Hersteller von recyceltem LDPE. Daly Plastics plant seine Produktionskapazität nahezu zu verdoppeln, um der wachsenden Nachfrage nach recyceltem LDPE […]

Schlagwörter

ABB Aktuelle Nachrichten über BASF analytica Analytik Analytik Jena Automation Automatisierung Awards B&R Bayer Borealis BR CEM Danfoss Digitalisierung Endress+Hauser Evonik FCIO Festo Finance Forschung Foto Freitag FotoFreitag Hardware Huber Industrie 4.0 Labor LANXESS Lenzing life science Messe Messe München MesseNews Nachhaltigkeit Nano OMV Personalia Polymerforschung Publikation Pumpen Recycling Shimadzu Studium TU Graz Webinar

Kategorien

Copyright © 2022 · WelkinMedia Fachverlag