Harnwegsinfektionen: Blasennerven erkennen Infektionen frühzeitig

Harnwegsinfektionen (HWI) können einen gewöhnlichen Tag in einen Kreislauf aus Schmerzen, starkem Harndrang und wiederholten Toilettengängen verwandeln.

Weltweit treten jährlich mehr als 400 Millionen Fälle auf, und fast jede dritte Frau erleidet vor ihrem 24. Lebensjahr mindestens eine HWI.

Ein von Dr. Luke Grundy an der Flinders University geleitetes Team hat eine Gruppe von Blasennerven identifiziert, die offenbar bei der Erkennung von Infektionen hilft.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige der besonders unangenehmen HWI-Symptome zugleich die Bemühungen des Körpers unterstützen könnten, schädliche Bakterien zu beseitigen.

Verborgene Nerven erkennen Infektionen

Etwa 75 bis 80 Prozent der Nervenendigungen in der Blase befinden sich in der Muskelwand und registrieren deren Dehnung, wenn sich Urin ansammelt.

Die übrigen 20 bis 25 Prozent liegen nahe der Blasenschleimhaut. Viele von ihnen reagieren nur schwach auf eine normale Füllung und geben Fachleuten seit fast 20 Jahren Rätsel auf.

„Die meisten Blasennerven funktionieren wie eine Tankanzeige und informieren das Gehirn darüber, wann sich die Blase füllt und entleert werden muss“, sagte Dr. Grundy.

Diese größere Nervengruppe überwacht den Füllstand der Blase.

„Die Nerven, die wir in dieser Studie untersucht haben, sind anders. Sie liegen nahe der Blasenschleimhaut und scheinen eher wie ein Frühwarnsystem zu wirken, das Infektionen und Entzündungen erkennt.“

Dr. Grundy ergänzte, dass sie aufgrund ihrer Lage in unmittelbarer Nähe des Gewebes liegen, in dem sich Bakterien zuerst festsetzen.

Gesunde Blasen funktionieren normal

Die Forschenden verringerten die Nervenendigungen nahe der Blasenschleimhaut, während der Großteil der dehnungsempfindlichen Nerven in der Muskulatur erhalten blieb.

Weibliche Mäuse im Alter von sechs bis acht Wochen erhielten drei Tage lang einmal täglich Resiniferatoxin direkt in die Blase; sieben Tage später wurden sie untersucht.

Die gezielt behandelten Nerven verloren einen großen Teil ihrer Aktivität, doch die Struktur der Blasenwand und die dort ansässigen Immunzellen blieben erhalten.

Die Blasen reagierten bei einer Füllung von null bis 50 Millimeter Quecksilber weiterhin normal, und gesunde behandelte Mäuse behielten ihr übliches Urinierverhalten bei.

Versteckte Funktion der Blasennerven bei Infektionen

„Diese Schleimhautnerven beschäftigen Wissenschaftler seit fast zwei Jahrzehnten, weil sie während des Füllens und Entleerens der Blase – der Hauptaufgabe der Blase – ruhig bleiben“, sagte Dr. Cindy Tay, Erstautorin der Studie.

Bei normaler Blasenfunktion wirkten die Nerven entbehrlich.

„Wir haben herausgefunden, dass sie eine verborgene Aufgabe haben – sie fungieren als Frühwarnsystem, das aktiv wird, sobald eine Infektion Fuß fasst“, sagte Dr. Tay.

Damit erhält diese bislang wenig beachtete Nervengruppe eine klar erkennbare Funktion.

Eine Infektion aktiviert die Nerven

Das Team brachte krankheitserregende Escherichia coli in die Blasen der Mäuse ein und verwendete dabei zwei Stämme, die in Infektionsmodellen häufig eingesetzt werden.

Innerhalb von 24 Stunden schädigten die Bakterien die Schleimhaut, Immunzellen drangen in das Gewebe ein, und Nerven nahe der Schleimhaut wurden aktiver und empfindlicher.

„In einer gesunden Blase sind diese Nerven relativ ruhig, doch während einer Harnwegsinfektion werden sie hochsensibel und reagieren auf das Vorhandensein von Bakterien und Entzündungen“, sagte Dr. Grundy.

Die Infektion veränderte das Verhalten dieser Nerven.

Mäuse mit funktionsfähigen Schleimhautnerven entwickelten eine erhöhte Empfindlichkeit im Beckenbereich und hinterließen zahlreiche kleine Urinflecken, was auf häufiges Wasserlassen hinwies.

Tiere mit weniger dieser Nerven zeigten weniger Schmerzverhalten und entwickelten nicht denselben Anstieg der Urinierhäufigkeit.

„Sie nehmen die Infektion nicht nur wahr“, erklärte Dr. Grundy.

„Sie helfen dabei, die Reaktion des Körpers darauf zu koordinieren, indem sie Schmerzen und häufiges Wasserlassen auslösen – Verhaltensweisen, die offenbar als Teil des körpereigenen Abwehrsystems dazu beitragen, Bakterien aus der Blase zu entfernen.“

Dr. Grundy fügte hinzu, dass die Symptome offenbar eine Schutzfunktion erfüllen.

Häufiges Wasserlassen entfernt Bakterien

Bakterienzählungen zeigten, was geschah, wenn diese Nervenreaktion ausblieb.

Mäuse mit reduzierten Schleimhautnerven trugen deutlich mehr Bakterien in der Blasenwand. Zudem erreichte die Infektion bei 100 Prozent dieser Mäuse die Nieren, verglichen mit 40 Prozent der infizierten Mäuse mit intakten Nerven.

Auch ein zweiter E. coli-Stamm führte nach der Verringerung der Nerven zu höheren Bakterienmengen im Urin und im Blasengewebe.

Dieses wiederkehrende Muster stützt einen Zusammenhang zwischen nervengesteuertem Wasserlassen und der Kontrolle einer Infektion durch den Körper.

„Es mag unangenehm sein, aber häufigeres Wasserlassen hilft tatsächlich, die Infektion zu beseitigen, indem die schädlichen Bakterien ausgespült werden“, sagte Dr. Grundy.

Durch häufigeres Entleeren bleibt Bakterien möglicherweise weniger Zeit, sich in der Blase zu vermehren.

Die Behandlung verringerte außerdem CGRP, einen chemischen Botenstoff, den sensorische Nerven in das umliegende Gewebe abgeben.

Da CGRP Immunzellen und die Blasenschleimhaut beeinflussen kann, erklärt die geringere Urinierhäufigkeit die höhere Bakterienlast möglicherweise nicht vollständig.

HWI-Symptome könnten Patientinnen und Patienten schützen

Die Ergebnisse könnten erklären, weshalb Menschen mit geschädigten Blasennerven wiederholt oder schwer an Harnwegsinfektionen erkranken können.

Rückenmarksverletzungen, Diabetes, Parkinson-Krankheit, Multiple Sklerose und andere Erkrankungen können die Blasenwahrnehmung beeinträchtigen oder eine vollständige Entleerung verhindern.

„Wenn die Nerven, die eine Infektion erkennen, nicht richtig funktionieren, kann der Körper möglicherweise nicht so wirksam reagieren“, sagte Dr. Grundy.

Abgeschwächte sensorische Signale könnten dazu führen, dass die Blase ihre Abwehrreaktion langsamer einleitet.

Behandlungen müssen Nervensignale erhalten

Künftige Schmerzbehandlungen stehen daher vor einem schwierigen Ausgleich.

Eine Verringerung übermäßiger Nervenaktivität könnte Schmerzen und Harndrang lindern, doch eine vollständige Blockade der Nerven könnte zugleich die Signale unterdrücken, die das Wasserlassen und die Beseitigung von Bakterien fördern.

„Unsere Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse darüber, wie die Blase Infektionen erkennt und darauf reagiert, und tragen dazu bei, die biologischen Prozesse zu erklären, die Schmerzen, Harndrang und Beschwerden verursachen, wie sie bei Harnwegsinfektionen häufig auftreten“, sagte Dr. Grundy.

Einschränkungen der Studie und künftige Forschung

Die Experimente wurden mit jungen weiblichen Mäusen und nicht mit menschlichen Patientinnen oder Patienten durchgeführt. Die Ergebnisse belegen daher nicht, dass jeder Mensch gleich reagiert.

Die nervenreduzierende Behandlung war zudem nicht vollständig auf die Schleimhaut begrenzt, da sie auch einen Teil des CGRP in der Blasenmuskulatur senkte und die spontane Aktivität mehrerer mit der Muskulatur verbundener Nerven veränderte.

Die Forschenden untersuchten zwei HWI-verursachende E. coli-Stämme, obwohl auch andere Bakterien und Pilze die Harnwege infizieren können.

Bevor diese Erkenntnisse Behandlungen leiten können, müssen spätere Studien weitere Organismen, wiederholte Infektionen, ältere Tiere und menschliches Gewebe untersuchen.

Das Team maß außerdem nicht jeden möglichen Abwehrprozess in der Blasenschleimhaut direkt.

Veränderungen in der Immun-Signalübertragung oder die Ablösung infizierter Schleimhautzellen könnten zur stärkeren Ausbreitung der Bakterien beigetragen haben.

Trotz dieser Einschränkungen zeigen die Ergebnisse, dass die Blasenwahrnehmung mehr leistet, als lediglich Beschwerden zu melden.

In diesem Mausmodell erkannten Nerven nahe der Schleimhaut die Infektion, steigerten die Urinierhäufigkeit und halfen, die Ausbreitung von Bakterien in die Nieren zu begrenzen.