Untersuchung zur Bedeutung des Mikrobioms bei Infektionen mit Streptococcus pneumoniae im Alter

• Antragsteller: Dr. Christian Schulz
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290129999

Die Lebenserwartung ist in den letzten 100 Jahren weltweit angestiegen, wodurch der Anteil älterer Menschen (>65 Jahre) deutlich zugenommen hat. Deutschland ist besonders stark betroffen und hat mit 44,3 Jahren das zweithöchste Durchschnittsalter weltweit. Der rasch voranschreitende demographische Wandel ist eine große Herausforderung für das Gesundheitswesen, da im Alter die Anfälligkeit für Krankheiten infolge eines geschwächten Immunsystems zunimmt. Untersuchungen im Labor von Prof. Bowdish haben gezeigt, dass eine altersassoziierte Entzündung die Fähigkeit von Makrophagen Bakterien abzutöten einschränkt. Makrophagen spielen eine zentrale Rolle bei der Abwehr von Infektionskrankheiten, wie z.B. einer ambulant erworbenen Pneumonie - häufig verursacht durch Streptococcus pneumoniae. Pneumokokken sind Kommensale, die meist asymptomatisch den oberen Respirationstrakt von Kindern kolonisieren. Viel seltener besiedeln sie den Respirationstrakt älterer Menschen, jedoch hat eine Kolonisierung dort häufig eine Pneumonie zur Folge. Vorläufige Ergebnisse aus der Arbeitsgruppe von Prof. Bowdish deuten darauf hin, dass sich die Zusammensetzung des Respirationstraktmikrobioms, sowohl bei älteren Menschen als auch bei alten Mäusen, aufgrund einer altersbedingten chronischen Entzündung verändert. Diese Daten deuten darauf hin, dass die erhöhte Anfälligkeit für Pneumokokkeninfektionen auf Veränderungen in der Bakterienflora (Dysbiose), eine chronische Entzündung und altersbedingte Veränderungen des Immunsystems zurückzuführen ist. Um dies zu überprüfen, werde ich untersuchen wie die Zusammensetzung des Nasenrachenraummikrobioms die Anfälligkeit für Pneumokokkeninfektionen beeinflusst. Dafür möchte ich ein einzigartiges Mausmodell verwenden, das im Labor von Prof. Bowdish etabliert wurde. Um zu klären, ob ein junges Mikrobiom vor einer Pneumokokkeninfektion schützt, werde ich die Bakterienflora von jungen oder alten spezifisch Pathogen-freien Mäusen auf junge (3 Monate) oder alte (>18 Monate) keimfreie Mäuse übertragen. Nach Infektion der Mäuse mit S. pneumoniae werde ich den Immunstatus beurteilen, indem ich die Bakterienanzahl und die Leukozyteninfiltration in die Nasopharynx quantifiziere und die Zytokine im Blut, sowie die Mobilisierung und Reifung der zirkulierenden Monozyten messe. Um anschließend genauer untersuchen zu können, welchen Einfluss ein altes Mikrobiom auf das Immunsystem hat, werde ich keimfreie Mäuse mit einem jungen bzw. einem alten Mikrobiom besiedeln. Indem ich die Konzentrationen von Zytokinen und bakteriellen Bestandteilen im Blut, die Darmpermeabilität, sowie die Fähigkeit von Makrophagen Bakterien abzutöten messe, werde ich ermitteln inwieweit das Mikrobiom das Immunsystem beeinflusst. In dieser Studie möchte ich den Zusammenhang zwischen einem alternden Immunsystem, der mikrobiellen Dysbiose und der Anfälligkeit gegenüber Pneumokokkeninfektionen aufklären und mögliche neue therapeutisch Wege gegen mikrobielle Dysbiose aufzeigen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeberin: Professorin Dawn Bowdish, Ph.D.