Die Bedeutung von Pneumolysin für die Entstehung des akuten Lungenversagens bei Pneumokokkenpneumonie

Die ambulant erworbene Pneumonie (CAP = community acquired pneumonia) des Menschen ist die in den westlichen Industrieländern am häufigsten zum Tode führende Infektionskrankheit, und sie steht in der Mortalitätsstatistik weltweit an dritter Stelle. Allein in Deutschland erkranken schätzungsweise 800.000 Menschen pro Jahr an einer Pneumonie. Knapp ein Drittel (ca. 240.000) musste nach Angaben des Statistischen Bundesamtes im Jahre 1998 ins Krankenhaus aufgenommen werden. Damit führte die ambulant erworbene Pneumonie häufiger zur stationären Aufnahme als beispielsweise Herzinfarkt (132.000 Aufnahmen) und Schlaganfall (162.000 Aufnahmen) (1). Insbesondere Menschen mit geschwächtem Immunsystem sind gefährdet (z.B. AIDS-Patienten, Menschen nach Organtransplantationen oder mit malignen Erkrankungen), sowie solche mit einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung. Bakterielle Infektionen stehen als Ursache einer CAP im Vordergrund, und Streptococcus pneumoniae ist weltweit der häufigste Erreger. Beispielsweise werden in Deutschland mehr als 45% der ambulant erworbenen Pneumonien durch Streptococcus pneumoniae verursacht (2). Obwohl hochwirksame Antibiotika gegen Pneumokokken und andere Erreger der CAP zur Verfügung stehen, ist die Mortalität der ambulant erworbenen Pneumonie bei hospitalisierten Patienten mit etwa 10% weiterhin hoch (1;3). Darüber hinaus wurde ein deutlicher Anstieg Antibiotika-resistenter Pneumokokken verzeichnet. Während in Deutschland der Anteil Penicillin-resistenter Pneumokokken mit ca. 5% relativ gering ist, liegt er in den USA, Spanien, Griechenland und anderen europäischen Ländern bei über 40%. Ferner spielt die zunehmende Makrolid-Resistenz eine wichtige klinische Rolle und vereinzelt wurden bereits Cephalosporin-resistente Pneumokokken isoliert (4-6). Ein komplizierter Pneumonieverlauf kann in ein akutes Lungenversagen münden, dessen Charakteristika die Bildung eines Lungenödems sowie die Entstehung einer pulmonalarteriellen Hypertonie sind. Die Gasaustauschfunktion der Lunge ist dadurch stark beeinträchtigt, und eine Beatmungstherapie wird notwendig. Bei diesem Krankheitsverlauf liegt die Mortalität bei 40-60% (7). Das Ödem entsteht durch eine erhöhte Permeabilität der alveolokapillären Barriere. Dabei sind verschiedene Mechanismen während einer bakteriellen Infektion möglich: Einerseits können im Alveolarraum bakterielle Produkte und Entzündungsreaktionen die alveolokapilläre Membran lokal schädigen. Andererseits kann eine Bakteriämie durch Erregerausschwemmung aus der Lunge in den Blutkreislauf verursacht werden und konsekutiv eine Lungenschädigung durch zirkulierende bakterielle Bestandteile oder sekundär freigesetzte Mediatoren des Wirtes bewirken. Insgesamt wird vermutet, dass eine inadäquate Reaktion des Wirtes auf den Erreger und seine Pathogenitätsfaktoren eine wesentliche Rolle für die hohe Morbidität und Mortalität der Pneumonie spielt (8). Die Kenntnis der hierfür relevanten pathophysiologischen Mechanismen könnte neue therapeutische Perspektiven bei der Pneumonie eröffnen. Ziel des Vorhabens war es daher, für Pneumokokkenpneumonie-induziertes Lungenversagen relevante Effektorsysteme zu identifizieren. Besondere Beachtung fand dabei das zytoplasmatische Toxin Pneumolysin. Dieses kommt als wichtiger Pathogenitätsfaktor in allen klinisch relevanten Pneumokokkenisolaten vor. In einer experimentellen Studie sollte die Rolle des Pneumolysins für die Enstehung des akuten Lungenversagens bei Pneumokokkenpneumonie beurteilt werden. Im Fokus standen insbesondere Untersuchungen zum Einfluss von Pneumolysin auf die alveolokapilläre Barriere und auf die pulmonalvaskuläre Hämodynamik. Dafür wurden geeignete Modelle auf verschiedenen Integritätsebenen eingesetzt: in vivo infizierte Versuchstiere, ex vivo isoliert ventilierte und blutfrei perfundierte intakte Mauslungen sowie in vitro Zellkulturen.