Mitochondrien schützen Zellen vor Infektionen

Wettstreit um Nährstoffe bremst Parasitenwachstum

Auf den Punkt gebracht:

• Wettstreit um Nährstoffe: Die Kraftwerke der Zellen halten Krankheitserreger in Schach, indem sie ihnen wichtige Ressourcen streitig machen.
• Stoffwechselanpassungen: Wirtszellen passen sich Infektionen an, indem sie Stoffwechselprozesse in den Mitochondrien umstellen.
• Weitreichende Auswirkungen: Einblicke in diese zellulären Abwehrmechanismen könnten den Weg für neue Strategien zur Bekämpfung chronischer Infektionen ebnen.

Chronische Infektionen betreffen einen großen Teil der Weltbevölkerung, stellen die Gesundheitssysteme vor ständige Herausforderungen und beeinträchtigen das Wohlbefinden der Patienten. Forschende am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns haben einen überraschenden Verbündeten im Kampf gegen Infektionen entdeckt: die körpereigenen Mitochondrien. Mitochondrien sind vor allem als Kraftwerke der Zellen bekannt, spielen aber auch eine defensive Rolle, indem sie mit Krankheitserregern um lebenswichtige Nährstoffe konkurrieren. Bei einer Infektion treten die Mitochondrien in einen Stoffwechsel-Kampf mit intrazellulären Parasiten wie Toxoplasma gondii und kämpfen um den Zugang zu Folsäure, wodurch sie das Wachstum der Krankheitserreger hemmen. Diese Entdeckung unterstreicht eine einzigartige Verteidigungsstrategie der Wirtszellen und eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Therapien gegen Folsäure-abhängige Krankheitserreger wie Toxoplasma und Plasmodium, die Toxoplasmose bzw. Malaria verursachen.

Bei der Infektion mit dem menschlichen Parasiten Toxoplasma gondii beobachteten die Forscher die Aktivierung einer integrierten Stressreaktion, die den Stoffwechsel der Mitochondrien umstellt.

Diese Reaktion steigert die Aktivität der Mitochondrien, was zu einem erhöhten Bedarf an Folsäure führt – einem wichtigen Nährstoff für die Nukleotidsynthese. Dadurch schränken die Mitochondrien den Zugang des Parasiten zu Folsäure ein und hemmen so sein Wachstum und seine Vermehrung. Mäuse, die diese Stressreaktion nicht aktivieren konnten, zeigten ein schnelleres Parasitenwachstum, was die schützende Rolle dieses Signalwegs in vivo bestätigt.

„Mitochondrien und intrazelluläre Krankheitserreger konkurrieren um die gleichen Nährstoffressourcen. Wir wussten jedoch noch nicht, ob Zellen Mitochondrien als Waffe gegen eindringende Krankheitserreger wie Toxoplasma einsetzen“, erklärt Tania Medeiros, Erstautorin der Studie.

In nächsten Schritten wollen die Forscher die genauen Mechanismen aufklären, die die Stressreaktion während der Infektion auslösen, und die beteiligten Proteine identifizieren. Außerdem wollen sie untersuchen, ob es möglich ist, die Aktivität der Mitochondrien zu steigern, um Infektionen zu bekämpfen. „Die Steigerung des mitochondrialen Stoffwechsels könnte möglicherweise vor folatabhängigen Krankheitserregern wie Plasmodium oder Toxoplasma schützen. Das eröffnet neue therapeutische Möglichkeiten“, sagt Lena Pernas, die leitende Autorin der Studie.