QUORUM-SENSING
Wirkungsweise von phytogenen Verbindungen auf QS-bezogene Parameter
Foto: Delacon GmbH
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Studien, wie die Arbeit von Nealson et al. (1970) über bakterielle Biolumineszenz, zeigten bereits vor 50 Jahren, dass bestimmte Bakterien die Populationsdichte messen und ihr Verhalten entsprechend steuern. In den folgenden Jahren hat die Forschung gezeigt, dass dieses Quorum Sensing (QS), das als bakterielles Kommunikationssystem bezeichnet wird, keine Ausnahme ist und nur von einigen wenigen Bakteriengruppen genutzt wird. Es ist vielmehr ein grundlegender Prozess, der die gesamte Mikrobiologie betrifft (Bassler & Losick, 2006), und zur Steuerung vieler wichtiger bakterieller Verhaltensweisen dient, z. B. Biolumineszenz, Biofilmbildung, Antibiotikaproduktion, Sporulation, Kompetenz und Virulenz. Insbesondere die Fähigkeit, die bakterielle Virulenz zu beeinflussen, hat das Interesse an einem vertieften Verständnis an Quorum-Sensing-Mechanismen geweckt. Die Beeinflussung von QS kann eine Möglichkeit sein, die Expression von Virulenzfaktoren zu verringern, was zu einer verbesserten Gesundheit der Wirte führt, die diesen Krankheitserregern ausgesetzt sind.
Eine mögliche Quelle für QS-beeinflussende Substanzen sind bioaktive Verbindungen aus Pflanzen. Solche phytogene Substanzen haben sowohl bei Modellorganismen wie Chromobacterium violaceum (z. B. Khan et al., 2009) als auch bei pathogenen Stämmen wie Escherichia coli O157:H7 (z. B. Mith et al., 2015) Auswirkungen auf QS gezeigt. Diese Substanzen sind oft in der Lage, QS in Konzentrationen zu beeinträchtigen, die das Wachstum der Bakterien ermöglichen. Dies ist von großem Interesse, da dadurch das Risiko einer Resistenzentwicklung verringert wird, die bei Antibiotika ein großes Problem darstellt. Insbesondere bei Nutztieren gibt es noch große Lücken im Verständnis der Wirkungsweise von phytogenen Substanzen, sowohl auf Bakterien als auch auf ihren Wirt.
In vorangegangenen Studien der Delacon GmbH in Zusammenarbeit mit der AGES Linz wurden phytogene Substanzen identifiziert, die die Biofilmbildung in verschiedenen Stämmen von Escherichia coli bei sub-MIC-Konzentrationen hemmen. Das vorliegende Arbeitspaket baut auf diesen Ergebnissen auf, um die Wechselwirkungen von Quorum-Sensing-Signalen und phytogenen Substanzen in verschiedenen pathogenen Bakterien, die für die Nutztierhaltung relevant sind, weiter aufzuklären.
Lead Researcher:
Dr. Sonja Axmann
Senior Expert
Institute of Animal Nutrition and Feed
sonja.axmann@ages.at
+43 (50) 55541432