Obligate intrazelluläre Bakterien sind vollendete Parasiten, die sich oft heimlich Ressourcen des Wirts aneignen, um sich zu entwickeln und schließlich auf einen neuen Wirt zu übertragen. Der Gesamterfolg dieser Überlebensstrategie ist zweifellos auf die Koevolution mit den jeweiligen eukaryontischen Wirten über Hunderte von Millionen Jahren zurückzuführen. Viele Arten obligater intrazellulärer Bakterien sind Krankheitserreger, die erhebliche negative Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen weltweit haben können. Diese Verbindung zu menschlichen Krankheiten und die faszinierende Infektionsbiologie dieser Parasiten machen sie zu exquisiten Untersuchungsobjekten. Obwohl diese Bakterienklasse unbedingt in eukaryotischen Zellen wachsen muss, hat sie unterschiedliche Strategien entwickelt, die die Besiedlung verschiedener Gewebe, Zelltypen und sogar subzellulärer Nischen ermöglichen. Wir haben eine Sammlung von Meinungsartikeln, Übersichtsartikeln und Artikeln aus der Primärforschung zusammengestellt, die sich mit der oft einzigartigen Biologie von obligat intrazellulären Bakterien befassen. Der Leser dieser Ausgabe von Special Topics findet Beispiele für die Virulenzstrategien von Chlamydia, Anaplasma, Ehrlichia und Rickettsia. Wir haben auch Coxiella in unsere Betrachtung der obligat intrazellulären Bakterien einbezogen. Trotz der jüngsten Entwicklung einer wirtszellunabhängigen Kulturmethode (siehe die Übersicht von Beare et al., 2011) bleibt Coxiella burnetii auf intrazelluläres Wachstum unter natürlichen Bedingungen beschränkt. Zu den Aspekten der abgedeckten Infektionsbiologie gehören Mechanismen der Wirtszellinvasion, der Produktion und Sekretion von Anti-Wirtsproteinen, des Nährstofferwerbs und der Immunantwort des Wirts. Leider hat die Biologie, die diese Klasse von Mikroben so interessant macht, auch oft Hindernisse aufgeworfen, die die Untersuchung erschweren. Auch diese Fragen werden in Artikeln angesprochen, die hoffentlich den Weg in die Zukunft weisen.
Die Fähigkeit, in das Innere der Wirtszelle einzudringen und sich dort Zugang zu verschaffen, ist für obligat intrazelluläre Bakterien von offensichtlicher Bedeutung. Die genauen Mechanismen für Adhärenz und Invasion sind jedoch bei den meisten Arten noch nicht geklärt. Chan et al. (2010) geben einen Überblick über den aktuellen Wissensstand zu Adhärenz und Invasion von Rickettsia spp. und zeigen auf, wie eine Beeinflussung dieser Vorgänge zu neuen Präventions- und Behandlungsmethoden führen könnte. Dies ist besonders wichtig, da die Wirksamkeit der Immunantwort des Wirts auf diese Klasse von Parasiten begrenzt sein kann. Während die obligat intrazelluläre Lebensweise die Erreger in gewisser Weise vor den Abwehrmechanismen des Wirts schützt, sind einige Parasitenproteine sehr immunogen. Gall et al. (2011) charakterisieren In-vitro- und In-vivo-Immunreaktionen auf Chlamydien-Antigene, und ihr Bericht wirft Fragen dazu auf, wie die Immunreaktion zur Pathologie im Zusammenhang mit Chlamydienerkrankungen beiträgt.
Im Gegensatz zu Rickettsia spp. findet die intrazelluläre Entwicklung von C. burnetii und Chlamydia spp. innerhalb einer membrangebundenen parasitophoren Vakuole statt. Diese Sequestrierung stellt für diese Organismen eine besondere Herausforderung dar und erfordert Mechanismen zum Aufbau und zur Erhaltung dieses einzigartigen Kompartiments. Hussain et al. (2011) untersuchten den Beitrag eukaryotischer Faktoren zur Bildung der C. burnetii enthaltenden Vakuole und präsentierten Beweise dafür, dass mehrere Wirtskinasen für die Vakuolenbiogenese wesentlich sind. Dieses Thema wird von Ouellette und Carabeo (2010) weiter erforscht, die ein Beispiel dafür beschreiben, wie obligat intrazelluläre Bakterien eng mit Wirtsressourcen interagieren und von diesen abhängig sind. Sie zeigen, dass die Recycling-Raten von transferierenden Vesikeln für ein optimales Wachstum von Chlamydien wichtig sind. Ein Methodenbericht von Thompson und Carabeo (2011) veranschaulicht die Bedeutung von Eisen für die Entwicklung von Chlamydien und stellt eine neuartige Methode zur Induktion von Eisenmangel bei Infektionen mit obligaten intrazellulären Bakterien vor.
Ähnlich wie bei ihren fakultativen Verwandten stellt die Sekretion von wirtsinteraktiven Effektorproteinen einen wichtigen Mechanismus dar, den obligate intrazelluläre Bakterien zur Förderung der Virulenz durch Modulation von Wirtszellprozessen einsetzen. Daher wäre keine Betrachtung der obligaten intrazellulären Mikrobiologie vollständig, ohne die aktuellen Ansichten über die Proteinsekretion und die Funktion von Effektorproteinen einzubeziehen. Betts-Hampikian und Fields (2010) geben einen gründlichen Überblick über den Sekretionsmechanismus von Chlamydien des Typs III und heben Erkenntnisse hervor, die auf einzigartige Anpassungen an die obligate intrazelluläre Lebensweise hinweisen. Stone et al. (2011) erweitern diese Diskussion in einem originellen Forschungsartikel, der die molekularen Mechanismen zur Regulierung der Aktivität des Sekretionsapparats untersucht. Zwei Artikel schließlich untersuchen die Funktion spezifischer Effektorproteine. Zhong (2011) untersucht umfassend die Rolle sekretierter Proteasen bei der Gestaltung der intrazellulären Wirtsumgebung und der gleichzeitigen Erzeugung eines Pools von Aminosäuren zur Verwendung durch den Parasiten, während Broederdorf und Voth (2011) einen interessanten Kommentar zu den anti-apoptotischen Mechanismen eines Typ-IV-sekretierten C. burnetii-Effektorproteins liefern.
Die Erforschung der Infektionsbiologie von obligat intrazellulären Bakterien ist oft ein komplizierter Prozess. Zum einen können psychologische Barrieren bestehen, die Forscher zögern lassen, überhaupt Forschung zu betreiben. Wolf (2011) beschreibt zum Beispiel das Dilemma, das derzeit das Interesse an der Pathogenese von Chlamydia pneumoniae einschränkt. Das Fehlen eines verfolgbaren genetischen Systems stellt jedoch vielleicht das größte Hindernis dar, das bedeutende Fortschritte in der obligaten intrazellulären Biologie behindert. In der Vergangenheit haben strenge proteomische Studien dazu beigetragen, Fortschritte zu erzielen, wenn keine Mutanten erzeugt werden konnten. So zeigen beispielsweise die von Lin et al. (2011) durchgeführten Proteomanalysen von Anaplasma und Ehrlichia, wie diese Studien nützliche Erkenntnisse liefern können. Erfreulicherweise scheint die Zukunft nun für ein gewisses Maß an genetischer Manipulation rosig zu sein. Beare et al. (2011) geben einen durchdachten Überblick über Faktoren, die die Bemühungen in der Vergangenheit behindert haben, und fassen spannende Fortschritte zusammen, die bei der genetischen Analyse von obligaten intrazellulären Bakterien erzielt wurden. Bezeichnenderweise wurden auch Fortschritte bei dem historisch schwierigen Chlamydiensystem erzielt, wo es jetzt möglich ist, gezielte Mutationen in Chlamydiengenen zu erzeugen. Wie die Auswahl der Artikel in dieser Sonderausgabe zeigt, stellen die Biologie und Pathogenese obligater intrazellulärer Bakterien ein fruchtbares Forschungsgebiet dar, das sich in Zukunft wahrscheinlich rasch ausweiten wird.