Salmonellen können auch Pflanzenzellen infizieren und alle Abwehrmechanismen der Pflanze erfolgreich umgehen. Eine reinigende Oberflächenbehandlung von pflanzlicher Rohkost wie Abwaschen ist daher kein ausreichender Schutz vor Lebensmittelvergiftung. Diese Entdeckung wurde jetzt im Rahmen eines FWF-Projekts gemacht.

Auf dem Teller unscheinbar - hier durch Fluoreszenz gezeigt: Salmonellen in Pflanzenzellen. © Heribert Hirt

Laut WHO werden jährlich unglaubliche 1,5 Mrd Lebensmittelvergiftungen durch Salmonella hervorgerufen. Fühlen sich die Bakterien im infizierten Menschen besonders wohl, dann können sie sogar die Zellen des Darms infizieren und sich dort für längere Zeit halten.

Bisher galten infizierte Fleischprodukte und Pflanzen, deren Oberfläche mit verunreinigtem Wasser in Kontakt gekommen ist, als einzige Infektionsquelle. Nun ist durch Arbeiten an der Unité de Recherche en Génomique Végétale (URGV) in Evry und den Wiener Max F. Perutz Laboratories (MFPL) bekannt, dass dies nicht die ganze Wahrheit ist.

Denn das Team um Heribert Hirt konnte zeigen, dass Salmonella typhimurium sogar in Pflanzenzellen eindringen und sich dort vermehren können. Zwar war bereits bekannt, dass Salmonellen bis zu 900 Tage lang in kontaminierten Böden überleben können und diese somit einen geeigneten Infektionsherd für Pflanzen darstellen. Jetzt konnte aber gezeigt werden, dass die Infektionen von Pflanzenzellen aus einem solchen Infektionsherd durchaus aktiv vom Bakterium vorangetrieben werden und nicht wie bisher vermutet, eher zufällig und - auf Seiten des Bakteriums - passiv erfolgen.

"Wir haben einzelne Bakterien mit einem fluoreszierenden Protein markiert und dann deutlich deren Eindringen und Vermehrung in Wurzelzellen beobachten können. Bereits 3 h, nachdem die Bakterien in Kontakt mit den Wurzeln kamen, waren sie in die Zellen feinster Wurzelhaare eingedrungen. Schon 17 h später waren die Zellen dickerer Wurzeln infiziert", sagt Hirt.

Schwaches Abwehrspiel. Prinzipiell sind Pflanzen bakteriellen Angriffen alles andere als hilflos ausgeliefert und wissen sich durchaus zu wehren. Dazu stehen zahlreiche Abwehrmechanismen zur Verfügung. Bei einer Salmonellen-Infektion versagt diese Abwehr aber komplett. "Obwohl regulierende Proteine wie die beiden Mitogen-aktivierten Protein-Kinasen 3 und 6 bereits 15 min nach einer Salmonellen-Infektion aktiviert werden, können sie die Vermehrung der Bakterien nicht verhindern. Ebenso nutzlos erscheint ein anderer Abwehrmechanismus, der durch die Pflanzenbotenstoffe Salicyl- und Jasmonsäure sowie Ethylen aktiviert wird. Zwar zeigt dieser Mechanismus in unseren Untersuchungen bis zu 6 h Aktivität, die Infektion unterbindet aber auch er nicht."

Die Bedeutung dieser Entdeckung kann für die Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln nicht überschätzt werden. Mit dem Aufstieg großer Schwellenländer zu Industrienationen nimmt deren Bedarf an Nahrungsmitteln und Wasser zu. Neben dem Einsatz von organischem Dünger aus zum Teil tierischen Quellen zwingt dieser Bedarf auch zur Bewässerung mit oft ungereinigtem - und damit potenziell infektiösem - Wasser.

Wenn Salmonellen in Pflanzenzellen überleben und sich vermehren, dann nützt das Reinigen von Rohkost nichts, um eine Lebensmittelvergiftung zu verhindern. Vielmehr müssen neuartige Behandlungsmethoden und Tests für Salmonellen-Infektionen in Pflanzen entwickelt werden. An Arabidopsis thaliana haben die Forscher von URGV und MFPL für solche Herausforderungen bereits beste Grundlagen geschaffen.

The dark side of salad: Salmonella typhimurium overcomes the innate immune response of Arabidopsis thaliana and shows an endopathogenic lifestyle. A. Schikora, A. Carreri, E. Charpentier, Heribert Hirt, PLoS ONE.