Eine historische Epidemie hat aufgrund eines bakteriellen Klons ein beängstigendes Comeback erlebt‘

Einst eine der Haupttodesursachen für Kinder in der westlichen Welt, wurde Scharlach dank der Medizin des 20.Jahrhunderts fast ausgerottet. Aber frische Ausbrüche in Großbritannien und Nordostasien in den letzten Jahren deuten darauf hin, dass wir noch einen langen Weg vor uns haben.

Warum wir ein Wiederaufleben des tödlichen Erregers erleben, ist ein Rätsel. Eine neue Studie hat Hinweise im Genom eines der verantwortlichen Bakterienstämme aufgedeckt und gezeigt, wie komplex der Stammbaum von Infektionskrankheiten sein kann.

Die Spezies hinter der Krankheit ist Streptokokken der Gruppe A oder Streptococcus pyogenes; eine kugelförmige Mikrobe, die giftige Verbindungen namens Superantigene produzieren kann, die im Körper Chaos anrichten können. Besonders bei Kindern.

Die Ergebnisse können so mild sein wie ein unangenehmer Fall von Pharyngitis oder ein schlimmer Hautausschlag oder so schwerwiegend wie ein toxischer Schock, der zum Versagen der Organe führt.

Mit dem Aufkommen von Antibiotika konnten Ausbrüche leicht bewältigt werden, bevor sie außer Kontrolle gerieten. In den 1940er Jahren war die Krankheit auf dem besten Weg.

Das scheint sich alles zu ändern.

„Nach 2011 wurde die globale Reichweite der Pandemie durch Berichte über einen zweiten Ausbruch in Großbritannien ab 2014 deutlich, und wir haben jetzt hier in Australien Ausbruchsisolate entdeckt“, sagt der Molekularbiologe Stephan Brouwer von der University of Queensland.

„Dieses weltweite Wiederauftreten von Scharlach hat zu einem mehr als fünffachen Anstieg der Krankheitsrate und zu mehr als 600.000 Fällen auf der ganzen Welt geführt.“

Brouwer leitete ein internationales Forscherteam in einer Studie über Strep-Gene der Gruppe A und konnte eine Vielzahl von Superantigenen charakterisieren, die von einem bestimmten Stamm aus Nordostasien produziert werden.

Unter ihnen war eine Art Superantigen, das den bakteriellen Eindringlingen einen cleveren neuen Weg zu geben scheint, um Zugang zu den Innenseiten der Wirtszellen zu erhalten, wie man es bei Bakterien noch nie zuvor gesehen hat.

Seine Neuheit impliziert, dass diese Ausbrüche nicht von denselben Bakterienstämmen abstammen, die in den vergangenen Jahrhunderten durch Gemeinschaften gewellt sind. Vielmehr sind sie eng verwandte Populationen von Streptokokken der Gruppe A, die selbst ein oder zwei neue Tricks gelernt haben.

Eine Möglichkeit, wie ähnliche Organismen die gleichen Eigenschaften entwickeln können – wie fortgeschrittene Virulenz – besteht darin, dass die natürliche Selektion gemeinsame Gene auf die gleiche Weise unabhängig voneinander optimiert.

Aber andere Studien haben bereits vorgeschlagen, dass dieser Bakterienstamm eine helfende Hand in Form einer eigenen Infektion erhielt, eine von einer Art Virus namens Phage.

„Die Toxine wären in das Bakterium übertragen worden, wenn es mit Viren infiziert worden wäre, die die Toxingene trugen“, sagt der Biowissenschaftler Mark Walker, ebenfalls von der University of Queensland.

„Wir haben gezeigt, dass diese erworbenen Toxine es Streptococcus pyogenes ermöglichen, seinen Wirt besser zu besiedeln, was es ihm wahrscheinlich ermöglicht, andere Stämme zu übertreffen.“

In einem Prozess, der als horizontaler Gentransfer bekannt ist, kann ein Gen, das sich in einer Mikrobe entwickelt hat, in das Genom eines Virus eingebaut und in die DNA eines neuen Wirts editiert werden, wodurch eine Art Klon des Originals entsteht.

Obwohl es kaum auf Bakterien beschränkt ist, ist es eine schnelle und praktische Möglichkeit für einzellige Mikroben, sich anzupassen. Solche gestohlenen Gene können Krankheitserregern neue Wege bieten, um Zugang zu Wirtsgeweben zu erhalten oder der chemischen Kriegsführung zu widerstehen, die sie sonst in Schach halten würde.

In diesem Fall hat es einem weniger ernsten Bakterienstamm geholfen, eine Waffe zu entwickeln, die ihn so besorgniserregend macht wie seinen besiegten Cousin.

Um die Bedeutung des erworbenen Superantigens zu überprüfen, verwendeten die Forscher genetische Bearbeitung, um ihre Codierung zu deaktivieren. Infolgedessen verloren die Stämme ihre Fähigkeit, die Tiermodelle zu besiedeln, mit denen die Virulenz der Bakterien getestet wurde.

Im Moment scheint unser Management einer noch größeren Bedrohung die jüngsten Scharlach-Ausbrüche einzudämmen. Verbreitung durch Aerosole Ähnlich wie SARS-CoV-2 ist es unwahrscheinlich, dass Streptokokken der Gruppe A unter den derzeitigen Einschränkungen zu einer Epidemie werden.

„Aber wenn die soziale Distanzierung schließlich gelockert wird, kommt Scharlach wahrscheinlich zurück“, sagt Walker.

„Genau wie COVID-19 wird letztendlich ein Impfstoff entscheidend für die Ausrottung von Scharlach sein – einer der am weitesten verbreiteten und tödlichsten Kinderkrankheiten der Geschichte.“

Diese Forschung wurde in Nature Communications veröffentlicht.