Antibiotika ohne Resistenzen?

Antibiotika-Resistenzen sind ein weltweites Problem. Die Hoffnung, gefährliche Infektionskrankheiten durch den Einsatz von Antibiotika ein für alle Mal besiegen zu können hat sich leider bisher nicht erfüllt, denn nach wie vor stellen Infektionskrankheiten eine ernste Bedrohung für die Gesundheit und das Leben der Menschen dar, weil viele der Krankheitserreger gelernt haben sich erfolgreich gegen Antibiotika zu wehren. Bakterielle Infektionen mit tödlichem Ausgang nehmen inzwischen sogar wieder zu. Die Entwicklung neuer Antibiotika, die auch wieder gegen bereits resistente Bakterien wirken, geniesst daher höchste Priorität. Vor diesem Hintergrund lässt eine Nachricht aus den USA aufhorchen: 

Ein Wissenschaftlerteam um den Biochemiker Prof. Dr.Vern Schramm vom Albert Einstein College of Medicine in New York City hat eine neue Gruppe von Antibiotika gefunden, gegen welche krankheitserregende Bakterien vielleicht niemals resistent werden können.   

lgbgEinstein Das Albert Einstein College of Medicine. Quelle: http://www.granaryassoc.com/

Die neuen Antibiotika unterscheiden sich in ihrer Wirkweise vollkommen von allen bisherigen Antibiotka, denn weder töten sie die Bakterien, noch hemmen sie ihre Vermehrung. Damit entfällt aber der Selektionsdruck, welcher in absehbarer Zeit immer dazu führt, dass infolge von Genmutationen resistente Varianten der Bakterien auftauchen. Diese verfügen immer über einen Mechanismus, mit dem sie den Angriff des Antibiotikums abwehren können. Das kann beispielsweise ein Enzym sein, welches das Antibiotikum abbaut, oder ein Transportprotein, welches das Antibiotikum aus der Bakterienzelle herausschleust, oder aber eine Veränderung der Zielstruktur des Antibiotikum, welches dann nicht mehr innerhalb der Bakterienzelle andocken kann.

Die im Albert Einstein College of Medicine  neu entwickelten antibiotischen Wirkstoffe nehmen Bakterien ihre Gefährlichkeit ohne sie zu töten, denn sie unterbinden die Bildung eines schleimigen Biofilms, mit dessen Hilfe sich grössere Gruppen von Bakterien, aber nicht einzelne Exemplare, dem Zugriff des Immunsystems entziehen und sich auch vor Antibiotika schützen können. Bakterien haben die Fähigkeit, die ungefähre Anzahl anderer Einzeller in ihrer Umgebung zu ermitteln („Quorum Sensing“). Bakterien können so in Abhängigkeit von ihrer Anzahl ihr Verhalten vollkommen ändern.

Ein Biofilm erreicht nur dann eine ausreichende Wirkung, wenn genug Bakterien ihn produzieren. Der Biofilm eines einzelnen oder weniger Bakterien ist zu schwach, bringt also nicht viel. Erst wenn eine gewisse Mindestanzahl (Quorum)an Bakterien zusammenkommt lohnt sich also überhaupt die Produktion eines Biofilms. Das „Quorum Sensing“ setzt aber  voraus, dass die Bakterien in der Lage sind, irgendwie einander ihre Anwesenheit  mitzuteilen. Das tun sie mit Hilfe von Signalproteinen, den Autoinducern, welche sie an ihre Umgebung abgeben. Überschreitet die Konzentration der Autoinducer eine bestimmte Schwelle, das Quorum, so wird ein Biofilm erzeugt. Die Autoinducer können die Zellmembranen der Bakterien leicht passieren, um dann an Rezeptoren anzudocken, welche  daraufhin die Gene für die Biofilmproduktion einschalten. Wird eine bestimmte Anzahl von Rezeptoren pro Bakterium besetzt, so werden die entsprechenden Gene eingeschaltet.

quorum-sensing-1

„Quorum Sensing“ bei Bakterien (Erklärungen im Text). Quelle: http://www.quonova.com/ (verändert)

Die von dem amerikanischen Wissenschaftlerteam gefundenen Wirkstoffe blockieren das bakterielle Enzym MTAN, das an der Synthese der Autoinducer entscheidend beteiligt ist. Bei den bisher untersuchten Cholera- und Kolibakterien ging nach der Blockade die Biofilmbildung deutlich zurück,ohne dass die Bakterien selbst zu Schaden kamen.

biofilm-ecoli

In unbehandelten Bakterienkulturen des Choleraerregers Vibrio cholerae N16961 bildet ich ein Biofilm (weisse Pfeile), in Gegenwart des  MTAN Inhibitors Butylthio-DADMe-ImmucillinA (BuT-DADMe-ImmA) jedoch nicht. Quelle: http://www.aecom.yu.edu/

Schramm ging vor den Versuchen davon aus, dass es wegen des fehlenden Selektionsdrucks auch keine Resistenzbildung geben werde. Genauso war es dann auch, denn in seinen Experimenten wurden die neuen Antibiotika bei beiden Bakterienarten immerhin über 26 Generationen  getestet, ohne dass es eine Abschwächung der antibiotishen Wirkung gab. Das Enzym MTAN kommt bei sehr vielen potentiell krankheitserregenden Bakterienarten vor, interessanterweise aber nicht beim Menschen. Deshalb erwartet Schramm eine ganze Generation von neuen Antibiotika mit breiten Anwendungsspektrum, bei gleichzeitig guter Verträglichkeit für die  behandelten Patienten. Ob er damit Recht hat, werden erst zukünftige Untersuchungen an Tier und Mensch zeigen.

Quelle: Pressemitteilung des Albert Einstein Medical College

Jens Christian Heuer

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