Bakterien in der Sackgasse

Berlin -

Antibiotikaresistenzen sind eine zunehmende Gefahr für die öffentliche Gesundheit, denn immer mehr Erreger sprechen nicht mehr auf die gewohnte Therapie an. Gefürchtet sind vor allem Krankenhauskeime. Sie können bei immunschwachen Patienten zu schweren Infektionen führen und sind dann schwer therapierbar. In einer aktuellen Untersuchung konnten Kieler Wissenschaftler gemeinsam mit internationalen Kollegen zeigen, dass beim Bakterium Pseudomonas aeruginosa die Evolution von Resistenz gegen bestimmte Antibiotika gleichzeitig zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber anderen antibiotischen Wirkstoffen führt. Die Studie wurde im Fachjournal „Molecular Biology and Evolution“ veröffentlicht.

Die Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik des neu gegründeten Kiel Evolution Centers (KEC) der Christian-Albrechts-Universität hat untersucht, wie sich verschiedene Formen der Antibiotika-Gabe auf die evolutionäre Anpassung der Erreger auswirken. Die Forscher um Professor Dr. Hinrich Schulenburg analysierten, welche antibiotischen Substanzen nach Resistenzbildung zu wechselseitigen Sensitivitäten führen können.

Das Laborexperiment wurde mit dem Keim Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) durchgeführt. Der Erreger wurde in zwölfstündigen Intervallen immer höheren Dosierungen von acht Antibiotika verschiedener Stoffklassen (Ciprofloxacin, Gentamicin, Streptomycin, Piperacillin/Tazobactam, Carbenicillin, Doripenem, Imipenem, Cefsulodin) ausgesetzt. Dabei wurde beobachtet, dass P. aeruginosa resistent gegenüber den verschiedenen Arzneistoffen wurde.

Danach untersuchten die Wissenschaftler, wie sich die resistenten Keime gegenüber anderen Wirkstoffen verhielten. Dafür wurden die Erreger mit Antibiotika versetzt, mit denen sie bis dahin nicht in Berührung gekommen waren. Mit dieser Methode sollte herausgefunden werden, welche Resistenzbildungen zugleich sensitiv gegen einen anderen antibiotischen Stoff sind („kollaterale Sensitivität“).

Laut Studienergebnis ist die Kombination aus Antibiotika mit gleicher Wirkung, aber unterschiedlichen Angriffspunkten besonders effektiv. Insbesondere treffe dies auf Aminoglykoside (Hemmung der Proteinbiosynthese) und Penicilline (Beeinflussung der Zellwandsynthese) zu. Penicilline schädigen die Zellwand von Bakterien und verbessern so die Penetration des Aminoglykosids. So entsteht ein synergistischer Effekt.

Analysen der Erbanlage zufolge seien dafür drei spezifische Gene des Keims verantwortlich. „Durch den kombinierten oder abwechselnden Einsatz von Antibiotika mit wechselseitigen Sensitivitäten lassen sich die Keime potentiell in eine evolutionäre Sackgasse treiben“, sagt Schulenburg. Sobald sie gegen das eine resistent würden, seien sie empfindlich gegen das andere und umgekehrt.

Pseudomonas aeruginosa ist ein gramnegatives, humanpathogenes Bakterium. Es kommt typischerweise in feuchtem Milieu vor. Der Erreger ist sowohl in feuchter, als auch trockener Umgebung lange überlebensfähig und wird häufig in Verbindung mit nosokomialen Infektionen gebracht. Im Krankenhaus sind unter anderem Beatmungsschläuche, Inkubatoren, Waschbecken und Blumenvasen Keimträger. Der Erreger kann zum Beispiel Harnwegsinfektionen, Pneumonien oder eine Otitis externa auslösen. Er zeigt Resistenzen gegenüber mehreren antibiotischen Substanzen.