Botulinumtoxin: Funktion entschlüsselt

16. Juli 2013
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Wissenschaftler haben aufgeklärt, wie das Bakterium Clostridium botulinum sein Nervengift in das Blut des Menschen schleust. Die Erkenntnisse könnten einen Ansatzpunkt für eine innovative Therapie von Botulismus bieten.

Mit Botulinumtoxin werden schwere Bewegungsstörungen erfolgreich behandelt – als „Botox“ spielt es bei kosmetischer Faltenglättung eine bekannte Rolle. Wie aber der Wirkstoff des bereits 1989 als Arzneimittel für seltene Leiden (orphan drug) zugelassenen Medikaments aussieht, war bis dato unbekannt. Ursprünglich bekannt wurde das Botulinum-Toxin durch die heutzutage seltene Krankheit Botulismus, eine tödliche Lebensmittelvergiftung. Dabei gelangt dieses hochmolekulare Eiweiß ins Blut. „Vergangenes Jahr konnten wir aufklären, wie ein Schutzprotein das Toxin einpackt und so gegen das feindliche Milieu in Magen und Dünndarm beschützt,“ sagt Dr. Rummel, Studienverantwortlicher vom Institut für Toxikologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). „Jetzt verstehen wir auch, wie es an der Dünndarmwand andockt und das Toxin in die Blutbahn entlässt“.

Dr. Rummel und seine Mitarbeiterinnen fanden heraus, dass sich dazu drei weitere Proteine zu einem zwölfteiligen Subkomplex zusammenlagern. „Die Struktur erinnert entfernt an das Mondlandemodul der Apollo-Mission“, erklärt Dr. Rummel. Dieser sogenannte HA-Komplex bindet über bis zu neun Kontaktpunkte an Zucker auf der Oberfläche des Dünndarmepithels und öffnet anschließend Zell-Zell-Kontakte, um das Toxin effizient in die Blutbahn gelangen zu lassen.

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Raumstruktur des Botulinum-Komplexes. © Quelle „Rummel/MHH“.

Neue Therapiestrategie gegen Botulismus

Den Wissenschaftlern gelang es mit Hilfe von Elektronenmikroskopie und Röntgenstrukturanalysen, die Raumstruktur des 14-teiligen Komplexes aufzuklären, der aus mehr als 6.500 Aminosäuren besteht. Zellbiologische Experimente konnten die funktionelle Rolle der einzelnen Bestandteile ermitteln. Die Erkenntnis der Bindung an Zuckermoleküle erlaubte es den Forschern, Substanzen in Mäusen erfolgreich zu testen, die die Resorption des Toxins verhindern. „Dies ist eine völlig neue Therapiestrategie gegen Botulismus, die im Falle einer bioterroristischen Bedrohung mit dem Botulinum-Neurotoxin auch präventiv eingesetzt werden könnte“ erläutert Dr. Rummel.

Originalpublikation:

Structure of a bimodular botulinum neurotoxin complex provides insight into its oral toxicity
Andreas Rummel et al.; Plos Pathogens; 2013

[Artikel noch nicht veröffentlicht]

29 Wertungen (3.9 ø)
Medizin, Neurologie

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2 Kommentare:

Rummel
Rummel

Sehr geehrter Herr Dr. Beckmann,
vielen Dank für Ihre Wertschätzung. Die neue Therapiestrategie mit Zuckerderivaten würde beim Säuglingsbotulismus zum Einsatz kommen können, wo das Toxin fortlaufend im Colon nachproduziert wird und eine Lyse der C.botulinum durch z.B. Metronidazol aufgrund der schlagartigen Freisetzung hoher Toxinmengen sehr umstritten ist. Hier könnte die Blockade der Toxin-Aufnahme bei Antibiotikagabe durch Zucker sehr wertvolle Dienste leisten. Im übrigen wurde auf den Einsatz als anti-Biowaffe im Artikel explizit hingewiesen.
Mit freundlichen Grüßen
A: Rummel

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Dr. Gero Beckmann
Dr. Gero Beckmann

Was die moderne Botulismus-Forschung zu leisten vermag, nötigt einem klassischen Bakteriologen vollen Respekt ab. Einzig die Zwischenüberschrift „Neue Therapie-Strategie gegen Botulismus“ leitet in die Irre. Es ist eben NICHT zu erwarten, dass die skizzierten Ergebnisse auf direktem Wege zu neuen Therapien führen werden, da ja beim Auftreten der ersten Symptome „das Kind bereits in den Brunnen gefallen ist“, sprich das geschützte Toxin bereits resorbiert wurde. Was naheliegenderweise bleibt, sollte auch so benannt werden: angewandte Biowaffen-Forschung, wenn auch im defensiven Phänotyp.

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