Chemische Synthese und biologische Aktivität von Clamydien-Lipopolysaccharid

Forschungsprojekt P 13843Chlamydien-LipopolycaccharidPaul KOSMA11.10.1999 Bakterien der Gattung Chlamydia sind mtrazelluläre Parasiten, die fur eine Vielzahl akuter und chromscher bei Mensch und Tier verantwortlich smd, Infektionen durch C. trachomatis betreffen nach Schätzungen der WHO ca. 500 Millionen Patienten in den Enwicklungsländern, wo sie letzlich zur Ausbildung eines Trachoms und zur Erblindung führen, während in den Industnestaaten C trachomatis-Stämme hauptsächlich bei Genitalinfektionen chagnostiziert werden. Der vielleicht wichtigste Befund der Infektionsbiologte der letzten Jahre liegt aber im Aufzeigen eines möglichen Zusammenhangs zwischen dem Auftreten von Cardiovaskulären Erkrankungen - beispielsweise der Atherosklerose - und der Präsenz einer welteren Spezies der Chlamydien, nämlich C pneumoniae. Diese sind in der Bevölkerung vor allem im zunehmenden Lebensalter welt verbreitet und sollten inzwischen als weiterer Risikofaktor für koronare Herzerkrankungen angesehen werden. Zentraler Inhalt des vorgeschlagenen Forschungsvorhabens ist die chemische Synthese einer wichtigen antigenen und biologisch aktiven Struktur aus der äußeren Membran der Zellwand von Chlamydien. Nachdem Chlamychen nur in lebenden Zellen vermehrt werden konnen stehen bis heute nur unzureichende Mengen an Chlamydien - Zellwandkomponenten für analytische und immunbiologische Untersuchungen zur Verfügung. Aufgrund der bisherigen Daten ist die Annahme gerechtfertig dass diese Strukturen zwar eine relativ geringe akute Toxizitat aufweisen, dennoch aber chromsche Entzündungsprozesse auslösen können. In der chemischen Synthese würden Glycohpide mit langkettigen Fettsäuren präpariert und mit dem gattungsspezifischen Kohlenhydrat-antigen verknüpft, sodass erstmals vollsynthetisches Chlamydien-Lipopolysaccharid verfügbar sein sollte, das auf seine immunchenuschen und antigenen Eigenschaften untersucht werden soll. Die Ergebnisse sollten wesentliche neue Aufschlüsse über die biologischen Aktvitäten, antigenen Eigenschaften und die Biosynthese dieser Zellwandkomponenten ergeben, die sich in verbesserter Diagnose von akuten und chromschen Chlamydien-infektionen oder zur Entwicklung neuer Vakzline und Antibiotika verwerten lassen, aber vor allem die Rolle von Chlamydienen-Endotoxin bei atheroslderotischen abklären sollen.

Chlamydien sind weit verbreitete bakterielle Parasiten, die intrazellulär vorkommen und eine Reihe von akuten und chronischen Erkrankungen auslösen können. Neben Erkrankungen des Auges, die zur Erblindung führen, sind es vor allem Urogenitalinfektionen, die durch Chlamydien ausgelöst werden. Von besonderem biomedizinischem Interesse sind sie durch die Assoziation mit koronaren Herzerkrankungen (Arteriosklerose, Herzinfarkt), wobei ihre genaue Rolle im pathologischen Geschehen noch ungeklärt ist. Bestandteile der äußeren Membran von Chlamydien spielen jedenfalls eine wichtige Funktion sowohl im Entzündungsprozess als auch in der Erkennung dieser Mikroorganismen durch das körpereigene Immunsystem. Im Projekt wurden nunmehr durch chemische Synthese zentrale Kohlenhydrat- und Lipidbausteine der Chlamydienzellwand hergestellt; diese sind derzeit Gegenstand immunbiologischer Untersuchungen. Die biologisch aktiven Moleküle sind andernfalls nur sehr aufwendig und in sehr kleinen Mengen durch Anzucht der hoch infektiösen Erreger in der Gewebekultur zu isolieren. Darüber hinaus konnten spezifische Kohlenhydratabschnitte hergestellt werden, die eine bessere Differenzierung zwischen unterschiedlichen Chlamydien-Arten in der Diagnostik ermöglichen. In internationalen Kooperationen ist es gelungen, die Bindung der Kohlenhydrat-Antigene mit den Antikörpern durch spektroskopische Methoden und durch Röntgenstrukturermittlung räumlich im atomaren Detail aufzuklären. Dabei zeigte sich, dass die Erkennung dieser bakteriellen Kohlenhydrate durch Antikörper erfolgt, die bereits genetisch dazu vorprogrammiert sind und die die Bakterien-spezifischen Zucker sowohl in mehreren Strukturvarianten als auch hoch-spezifisch binden können. Mit diesen Raumstrukturen wurden erstmals geladene Zucker in der Wechselwirkung mit Antikörpern beschrieben und es wurde ein vertieftes Verständnis immunologischer Phänomene (Kreuzreaktivität und Spezifität) in der Bindung von Kohlenhydraten erzielt. Auf Basis der Ergebnisse können in Zukunft gezielte Veränderungen an den Antikörpern vorgenommen werden, um auch eine erhoffte schützende Wirkung in Form von Impfstoffen zu erzielen.