Auswirkungen von Impfungen auf Bystander-Bakterien

Öffentliche Gesundheitsbemühungen zur Bekämpfung von Krankheiten konzentrieren sich oft auf bestimmte Keime, wie Bakterien und Viren. Allerdings können diese Bemühungen manchmal unbeabsichtigt auch andere Organismen in unserem Körper beeinflussen, einschliesslich harmloser Bakterien. Ein Beispiel dafür ist, wenn harmlose Bakterien eine Resistenz gegen Behandlungen entwickeln, die auf schädliche Keime abzielen. Das nennt man „Bystander-Evolution“. Obwohl es viele Beweise dafür gibt, dass das bei Behandlungen passiert, weiss man nicht viel darüber, wie Impfungen diese harmlosen oder weniger schädlichen Keime beeinflussen.

Eine bedeutende Krankheit, die viele Menschen, besonders Kinder, betroffen hat, ist Keuchhusten, der hauptsächlich durch ein Bakterium namens Bordetella pertussis (Bp) verursacht wird. In den letzten Jahren wurden weltweit Millionen von Fällen gemeldet, was zu zahlreichen Todesfällen, insbesondere bei kleinen Kindern, geführt hat. Ein weiteres verwandtes Bakterium, Bordetella parapertussis (Bpp), kann ebenfalls Keuchhusten verursachen, aber die Symptome sind normalerweise nicht so schwerwiegend, weshalb es selten gemeldet oder überwacht wird.

Impfstoffe wurden entwickelt, um Bp anzugehen. Die ersten Impfstoffe, die in der Vergangenheit hergestellt wurden, waren Totimpfstoffe, die das ganze Bakterium verwendeten, während neuere Impfstoffe, die als azelluläre Impfstoffe bezeichnet werden, nur spezifische Teile des Bakteriums als Antigene nutzen und sich auf Bp konzentrieren. Die meisten wohlhabenden Länder sind im Laufe der Jahre von Totimpfstoffen zu azellulären Impfstoffen übergegangen. Trotz der Unterschiede in den Impfstoffen existieren sowohl Bp als auch Bpp im Menschen, da sie sich an den menschlichen Körper angepasst haben.

Während die azellulären Impfstoffe gegen Bp wirksam waren, haben sie auch zu Veränderungen in den Bp-Populationen geführt. Einige Bakterien haben sich weiterentwickelt und ihre Gene als Reaktion auf die Impfung verändert, und einige Bakterien sind häufiger geworden, während andere abgenommen haben. Wissenschaftler sind daran interessiert, ob sich Bpp ähnlich verändert hat, als Reaktion auf die Verwendung dieser Impfstoffe, obwohl es nicht das direkte Ziel der Impfstoffe ist.

#Daten zu Bordetella parapertussis sammeln

Um Bpp zu studieren, sammelten Forscher insgesamt 242 klinische Isolate dieses Bakteriums aus drei Ländern: Frankreich, den USA und Spanien. In Frankreich wurden über mehrere Jahrzehnte hinweg eine signifikante Anzahl an Isolaten aus einem pädiatrischen Netzwerk gesammelt. Die USA trugen ebenfalls eine beträchtliche Anzahl an Isolaten durch Gesundheitsüberwachungsprogramme bei. Spanien lieferte zusätzliche Isolate von Patienten aus verschiedenen Krankenhäusern über viele Jahre. Die Sammlung zielte darauf ab, umfassende Daten über die Eigenschaften von Bpp bereitzustellen.

Forscher analysierten diese Isolate, um die bakterielle Population und deren Entwicklung im Laufe der Zeit zu verstehen. Sie bewerteten das Vorhandensein bestimmter Gene, die mit der Fähigkeit des Bakteriums, Krankheiten zu verursachen, in Zusammenhang stehen und wie sie durch die Impfung gegen Bp beeinflusst wurden.

#Bakterielle Genome analysieren

Die Isolate wurden im Labor gezüchtet, und Wissenschaftler verwendeten verschiedene Methoden, um die DNA zu extrahieren und zu sequenzieren. Dieser Prozess ermöglichte es ihnen, Einblicke in die genetische Zusammensetzung von Bpp zu gewinnen. Besonders interessiert waren sie daran, Veränderungen in bestimmten Genen zu verfolgen, die mit der Virulenz, also der Fähigkeit des Bakteriums, Krankheiten zu verursachen, in Zusammenhang stehen.

Die Forscher fanden heraus, dass der Geninhalt unter den getesteten Isolaten sehr ähnlich war, was auf minimale Veränderungen im Laufe der Zeit hinweist. Insgesamt identifizierten sie Tausende von Genen in diesen Bakterien, von denen die meisten in den verschiedenen Isolaten konsistent waren. Sie fanden jedoch auch Variationen in einigen Genen, und diese Variationen könnten darauf hinweisen, wie sich die Bakterien im Laufe der Zeit entwickelt und angepasst haben.

#Veränderungen in der Populationsstruktur identifizieren

Die Analyse zeigte, dass sich die Populationsstruktur von Bpp im Laufe der Jahre verschoben hat. Verschiedene Linien von Bpp sind entstanden, was widerspiegelt, wie sich die Bakterien als Reaktion auf Umweltfaktoren, einschliesslich Impfmassnahmen, verändert haben könnten. Es wurde klar, dass bestimmte Linien in bestimmten Zeiträumen verbreiteter waren, was ein Muster ähnlich dem zeigt, was bei Bp zu beobachten war.

Zum Beispiel war vor den 1990ern eine bestimmte Linie von Bpp häufiger, während in den letzten Jahren eine andere Linie an Bedeutung gewann. Diese Verschiebung in der Dominanz der Linien wirft Fragen darüber auf, wie diese Veränderungen mit der Einführung von azellulären Impfstoffen in verschiedenen Ländern und deren möglichen unbeabsichtigten Auswirkungen auf Bpp zusammenhängen.

#Genetische Mutationen und Evolution verstehen

Durch die Untersuchung der genetischen Daten konnten die Forscher Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) identifizieren, was kleine Veränderungen in der DNA-Sequenz sind. Sie fanden eine beträchtliche Anzahl an SNPs in den Isolaten, was auf eine Geschichte genetischer Evolution in Bpp hinweist. Einige dieser Mutationen waren in bestimmten Linien häufiger, was darauf hindeutet, dass spezifische genetische Veränderungen unter bestimmten Bedingungen Vorteile bieten können.

Zum Beispiel beeinflussten bestimmte Mutationen Gene, die mit den virulenten Faktoren des Bakteriums in Zusammenhang stehen, und zeigten Muster, die von erfolgreicheren Stämmen getragen wurden. Das stimmt mit der Idee überein, dass einige Mutationen Vorteile bieten könnten, die dem Bakterium helfen, trotz der Anwesenheit von Impfstoffen, die auf ihre Verwandten abzielen, zu gedeihen.

#Bystander-Evolution und Impfwirkung

Die Studie hebt hervor, wie die Evolution von Bpp eine Folge der Impfmassnahmen gegen Bp sein könnte, auch wenn Bpp selbst nicht direkt Ziel dieser Impfstoffe ist. Die Forscher fanden heraus, dass Veränderungen in den bakteriellen Populationen und genetische Mutationen in Bpp anscheinend mit der Einführung von azellulären Impfstoffen zusammenfielen.

Das Muster deutet darauf hin, dass, obwohl Bpp einige der wichtigsten Antigene, die von den Impfstoffen angezielte werden, nicht produziert, die enge Beziehung zwischen Bpp und Bp bedeutet, dass die Impfstoffe dennoch Druck auf Bpp ausüben könnten. Einige der genetischen Veränderungen, die bei Bpp festgestellt wurden, insbesondere Mutationen, die mit bestimmten Virulenzfaktoren verbunden sind, unterstützen die Idee, dass Impfungen sowohl Bp als auch Bpp beeinflussen.

#Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit

Das Verständnis der Dynamik von Bpp und seiner Evolution als Reaktion auf Impfungen ist entscheidend für die öffentliche Gesundheit. Da sich Bpp weiter anpasst, könnte es die Art und Weise, wie Keuchhusten in Populationen auftritt, verändern und die Infektionsraten beeinflussen. Die Tatsache, dass viele Stämme von Bpp nun in der Lage sind, bestimmte virulente Faktoren nicht zu produzieren, deutet darauf hin, dass sich diese Bakterien möglicherweise entwickeln, um der Immunantwort, die durch die Impfung gefördert wird, zu entkommen.

Das hat potenzielle Auswirkungen darauf, wie Impfstoffe entwickelt werden, und legt nahe, dass eine ständige Überwachung sowohl der Bp- als auch der Bpp-Populationen notwendig ist. Ein besseres Verständnis dieser Veränderungen kann Fachleuten im Gesundheitswesen helfen, effektivere Impfstoffe und Strategien zur Bekämpfung von Keuchhusten zu entwickeln und sicherzustellen, dass sowohl direkte als auch indirekte Auswirkungen von Impfungen berücksichtigt werden.

#Fazit

Diese Studie bietet einen relevanten Einblick, wie Impfmassnahmen, die auf einen bestimmten Typ von Bakterien abzielen, unbeabsichtigte Konsequenzen für verwandte Bakterien haben können. Indem wir die Evolution von Bpp im Zusammenhang mit der Impfung gegen Bp verstehen, erhalten wir ein besseres Verständnis der Komplexität der Mikrobenökologie und der fortwährenden Notwendigkeit, unsere Strategien im Bereich der öffentlichen Gesundheit entsprechend anzupassen.

Die Ergebnisse ermutigen Wissenschaftler und Gesundheitsfachleute, darüber nachzudenken, wie sie Interventionen in Zukunft besser anpassen können, damit sowohl gezielte als auch nicht gezielte Organismen bei den Bemühungen zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten wie Keuchhusten Berücksichtigung finden. So können wir weiterhin die öffentliche Gesundheit schützen und uns gleichzeitig der komplexen Beziehungen zwischen Pathogenen und ihrer Umwelt bewusst sein.