Unterschiedliche klinische Manifestationsformen von Infektionen mit Streptococcus pneumoniae korrelieren nicht mit der Produktion und Freisetzung des Pathogenitätsfaktors Pneumolysin in vitro

Fragestellung: S. pneumoniae ist einer der weltweit wichtigsten Erreger von respiratorischen Infektionen wie auch von Sepsis und Meningitis. Darüber hinaus besiedeln Pneumokokken den menschlichen Nasopharynx, häufig ohne klinische Symptome hervorzurufen.

Der Pathogenitätsfaktor Pneumolysin wird während der bakteriellen Autolyse, aber auch während der logarithmischen Wachstumsphase freigesetzt. Bereits in geringen Konzentrationen wirkt er proinflammatorisch durch Stimulation des erworbenen und innaten Immunsystems. Durch Bildung von Membranporen wirkt Pneumolysin direkt zytotoxisch auf eine Reihe von Zellen einschließlich Neuronen und erleichtert durch die Zerstörung von respiratorischen und ependymalen Epithelien Eindringen und Disseminierung der Erreger. Entsprechend stellte sich uns die Frage nach einer Korrelation von Produktion oder Freisetzung von Pneumolysin durch verschiedene Pneumokokkenstämme mit der Invasivität der Erreger.

Methode: Wir klassifizierten 75 Isolate von S. pneumoniae (Nationales Referenzzentrum für Streptokokken, Aachen; Medizinische Mikrobiologie, Göttingen) nach der durch sie hervorgerufenen Klinik in Gruppe A (Sepsis oder Meningitis), Gruppe B (respiratorische Infektion) und Gruppe C (asymptomatische Träger). Für die einzelnen Stämme wurden Wachstumskurven in Flüssigmedium erstellt und alle 2 Stunden Proben asserviert. Mittels quantitativem Immunoblot-Verfahren bestimmten wir die intra- und extrazelluläre Konzentration von Pneumolysin in Proben, die in der mittlogarithmischen Wachstumsphase gewonnen wurden und deren Keimzahl um 10⁶ CFU/ml lagen.

Ergebnisse: Für alle Stämme ließ sich Pneumolysin intrazellulär (54–75000pg/10⁶ CFU, Median=1500 pg) und im Kulturüberstand (18–17300pg/10⁶ CFU, Median=330pg) nachweisen. Im Vergleich der klinisch klassifizierten Gruppen fand sich weder ein signifikanter Unterschied (Kruskall-Wallis-Test) bezüglich der Wachstumskinetik der Stämme (p=0,22) noch bezüglich der Pneumolysin-Produktion und -Freisetzung (p=0,92 und p=0,84).

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Untersuchung legen nahe, dass es sich bei dem Pathogenitätsfaktor Pneumolysin zwar um einen für die Infektion wichtigen Faktor handelt, seine Bildung und Freisetzung aber keine hinreichende Bedeutung hat für die unterschiedliche Invasivität verschiedener Pneumokokkenstämme. Wirtsfaktoren erscheinen von entscheidender Bedeutung, ob ein Stamm lediglich eine Schleimhautbesiedelung oder eine lokale oder systemische Infektion verursacht.