Eine kürzlich in Nature Microbiology veröffentlichte Studie hat einen entscheidenden Zusammenhang zwischen androgenen Hormonen, die von der Haut abgesondert werden, und der Virulenz von Staphylococcus aureus (S. aureus)-Infektionen aufgezeigt. Forscher haben festgestellt, dass Testosteron und andere Androgene, die von der Haut abgesondert werden, das Quorum-Sensing-System der Bakterien direkt stimulieren, das die Toxinproduktion und die Schwere der Infektion reguliert.

Die menschliche Haut sondert Nanomolare Mengen an Testosteron ab

Die Studie bestimmte die Testosteronabsonderung der Haut durch tägliche Sammlung von Talgproben über sechs Tage von männlichen und weiblichen Teilnehmern ohne Hautkrankheiten. Die Ergebnisse zeigten, dass die menschliche Haut zwischen 5 nM und 10 nM Testosteron absondert, mit stabilen Werten über die Tage. Männliche Teilnehmer sonderten höhere Mengen an Testosteron ab als weibliche, was mit früheren Forschungsergebnissen übereinstimmt.

Mithilfe einer biolumineszenten Methicillin-resistenten S. aureus-Stirn (MRSA) infizierten die Forscher männliche und weibliche Mäuse epicutant. Sie beobachteten eine deutlich höhere Infektionsschwere bei männlichen Mäusen, was sich anhand von stärkerer Biolumineszenz, schlechteren Krankheitsbewertungen und schwereren Schäden an der Hautbarriere zeigte. Dies wurde auf die höheren Testosteron- und Dihydrotestosteron-(DHT)-Spiegel zurückgeführt, die von der Haut männlicher Mäuse abgesondert wurden.

Reduzierte Hormonabsonderung führt zu geringeren Infektionsraten

Um die Rolle der Hautabsonderung von Androgenen zu testen, schufen die Forscher Mäuse, die das Steroidogenese-Enzym 3β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase 6 (HSD3B6) fehlten, das für die Hormonproduktion entscheidend ist. Diese Mäuse sonderten an der Haut niedrigere Mengen an Testosteron, DHT und Progesteron ab als die Kontrollgruppe. Bei Infektion mit MRSA zeigten die Hsd3b6-Mäuse geringere Biolumineszenz, niedrigere Krankheitsbewertungen, weniger Hautschäden und eine dünnere Epidermis, was darauf hindeutet, dass sie resistenter gegenüber Infektionen waren.

Interessanterweise stieg die Infektionsschwere bei weiblichen Hsd3b6-Mäusen, die mit Testosteron auf die Haut behandelt wurden, was darauf hindeutet, dass das Hormon die Infektion direkt fördert. Die Studie zeigte auch, dass die Reduzierung der Hautabsonderung von Hormonen die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Infektionsschwere zwischen männlichen und weiblichen Mäusen verringerte, was die Rolle der Androgene in der Infektionsdynamik bestätigt.

Testosteron aktiviert das Quorum-Sensing bei Staph-Bakterien

Die Forscher untersuchten anschließend die Wirkung von Testosteron auf das bakterielle Transkriptom. Sie behandelten eine methicillin-sensible S. aureus-Stirn (HG003) mit 10 nM Testosteron und fanden, dass das Hormon die Gene im agr-Quorum-Sensing-Pfad spezifisch anregte, einschließlich agrB, agrD, agrC, agrA, psmα, psmβ und RNAIII. Diese Gene sind bekannt dafür, Toxinproduktion und Virulenz zu regulieren.

Testosteron steigerte auch die Ausdrucksstärke der Hämolysegene hlgB und hlgC, die rote Blutkörperchen schädigen. Im Gegensatz dazu waren Gene, die durch agr-Aktivierung unterdrückt werden, wie coa, rot und spa, in Testosteron-behandelten Bakterien weniger zahlreich. Pregnenolon, ein Hormon mit ähnlicher Kohlenstoffzahl wie Testosteron, hatte keine Auswirkung auf das Transkriptom, was darauf hindeutet, dass die Struktur des Hormons für seine Wirkung auf S. aureus entscheidend ist.

Weitere Experimente bestätigten, dass Testosteron und DHT den agr-P3-Startplatz in S. aureus-Stirnen aktivieren, ähnlich wie der etablierte Quorum-Sensing-Ligand AIP-I. Estrogen und Progesteron hatten jedoch keine Auswirkung auf die agr-Aktivierung, was die Spezifität der Androgenwirkung unterstreicht.

Die Studie testete auch die Wirkung von Testosteron auf verschiedene S. aureus-Stirnen, einschließlich MRSA-Typ II und III. Alle Stirnen zeigten eine erhöhte Ausdrucksstärke von Virulenzfaktoren in Reaktion auf Testosteron, was darauf hindeutet, dass die Wirkung des Hormons nicht auf eine bestimmte Stirn beschränkt ist. Dies ist besonders bedeutsam, da über 90 % der S. aureus-Stirnen als agr-Typen I–III klassifiziert werden, die alle auf Testosteron reagieren.

Angesichts der starken Verbindung zwischen S. aureus und atopischem Ekzem (AD) testeten die Forscher Stämme, die von kranker Haut stammten. Testosteronbehandlungen steigerten die Ausdrucksstärke von virulenzbezogenen Genen in diesen Stämmen, einschließlich psmα, RNAIII und agrA. Der AD04.E17-Stamm zeigte insbesondere eine robuste Reaktion, ähnlich wie bei der Stimulation mit AIP-II, was darauf hindeutet, dass Testosteron das bakterielle Quorum-Sensing-System nachahmen oder aktivieren könnte.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass androgene Hormone, die von der Haut abgesondert werden, eine entscheidende Rolle bei der Modulation der Virulenz von S. aureus-Infektionen spielen. Dieser Erkenntnis könnten wichtige Implikationen für die Entwicklung neuer Therapien für Hautinfektionen haben, insbesondere bei Männern, die an schweren Staph-Infektionen leiden. Durch das Ziel der Hormonspiegel der Haut oder der bakteriellen Quorum-Sensing-Pfade könnte es möglich sein, die Schwere der Infektionen zu verringern und die Ergebnisse für Patienten zu verbessern.

Die Forscher planen nun, wie diese Erkenntnisse in klinische Anwendungen übersetzt werden können, einschließlich der Möglichkeit von Hormonmodulierungs-Therapien oder Quorum-Sensing-Hemmstoffen zur Bekämpfung von S. aureus-Infektionen. Der nächste Schritt besteht darin, diese Hypothesen in klinischen Studien zu testen und die langfristigen Effekte der Hormonregulation auf die bakterielle Virulenz zu untersuchen.