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Bakterielle Ernährung im menschlichen Wirt: Strategien zur Nährstoffakquise von Pathogenen

Bakterielle Pathogene nutzen über spezialisierte Akquisitionssysteme Wirt-Nährstoffe.

Kohlenstoff- und Energiequellen

  • Zucker: Glucose, Laktat, Succinat, Glycerin (Zentraler Stoffwechsel).
  • Wirt-Glykane: Mucin-O-Glykane (Darmkeime: Bacteroides, Akkermansia), Sialinsäure (E. coli, Salmonella).
  • Aminosäuren: Direkte Aufnahme oder Peptid-Import (Oligopeptid-Permeasen).
  • Fettsäuren: Mycobacterium tuberculosis nutzt Wirt-Cholesterin/Lipide.

Essenzielle Metalle (Schlachtfeld der Ernährungsimmunität)

  • Eisen: Siderophore (Enterobactin, Yersiniabactin), Häm-Rezeptoren (Hmu, Chu), Transferrin/Lactoferrin-Bindung.
  • Zink/Mangan: ABC-Transporter (ZnuABC, MntABC); Wirt-Calprotectin sequestriert.

Pathogenspezifische Beispiele

PathogenSchlüssel-Nährstoffstrategien
E. coli (UPEC)Siderophore, Glucose, Aminosäuren, Peptidtransport
Salmonella TyphimuriumEntzündung → Tetrathionat-Atmung; Siderophore; Propanediol-Nutzung
S. pneumoniaeCholin-Bindung (verziert Teichonsäure); Zuckertransporter (30+)
S. aureusHäm-Eisen (Isd-System); breiter Zucker-/Aminosäure-Katabolismus
M. tuberculosisCholesterin-/Fettsäure-Katabolismus; Eisen (Siderophore, Häm); persistiert im lipidreichen Granulom

Therapeutische Implikationen

  • Siderophore-Antibiotika-Konjugate (Trojanisches Pferd).
  • Metall-Hungersymbol (Calprotectin-Mimetika).
  • Metabolische Inhibitoren (z. B. Mtb-Cholesterinkatabolismus-Blocker).

Pathogene sind metabolische Spezialisten, die darauf evolviert sind, Wirt-Ressourcen zu kapern.

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