Ciprofloxacin verursacht DNA-Schäden

Berlin -

Aufgrund der schwerwiegenden, teilweise irreversiblen Nebenwirkungen sollte Ciprofloxacin in der antibakteriellen Therapie nur unter strenger Indikationsstellung eingesetzt werden. Wie finnische Forscher im Fachjournal „Nucleic Acids Research” erstmalig berichten, verursacht das Antibiotikum mitochondriale DNA-Schäden im menschlichen Körper. Der gefundene Mechanismus erklärt wahrscheinlich viele unerwünschte Arzneimittelwirkungen der Fluorchinolone.

Antibiotika wie Ciprofloxacin, Norfloxacin, Enoxacin, Ofloxacin, Levofloxacin und Moxifloxacin können Nebenwirkungen verursachen, die unter Umständen zu bleibenden Beeinträchtigungen führen können. Möglich sind Sehnenschäden in Form von Entzündungen oder Rissen. Die Ruptur der Achillessehne wird dabei als besonders gefährlich angesehen und tritt mit erhöhtem Risiko bei älteren Personen ab dem 60. Lebensjahr auf.

Die unerwünschte Arzneimittelwirkung kann bereits wenige Stunden nach der Einnahme auftreten oder bis zu vier Wochen nach Therapieende. Ärzte sollen, wenn antibiotische Therapiealternativen vorliegen, Fluorchinolone nicht mehr verordnen. Kürzlich schlug die US-Gesundheitsbehörde FDA Alarm, weil die Einnahme von Fluorchinolonen zu einem hypoglykämischen Koma als unerwünschte Arzneimittelwirkung führen kann. Auch die Arzneimittelkommission der Deutschen Apotheker (AMK) warnte 2016 vor den Risiken.

Die Untersuchungen von der Arbeitsgruppe um Anu Hangas von der University of Eastern Finland liefern nun neue Erkenntnisse bezüglich der Mechanismen der Nebenwirkungen. Für ihre Analysen zogen sie Mitochondrien aus Zellkulturen heran. Sie isolierten die intakte mitochondriale DNA (mtDNA) der Zellen mittels einer Endoprotease und Lösungsmitteln. Die Studie sollte zeigen, welche Effekte Ciprofloxacin auf die Topologie der DNA-Moleküle ausübt.

In den Mitochondrien von Säugetieren kommen beide Typ II Topoisomerasen Top2α und Top2β vor, wie die Wissenschaftler nun berichten. Diese Enzyme sind notwendig für die Superspiralisierung der DNA. Dabei soll den Ergebnissen zufolge insbesondere Top2β den superspiralen Zustand von mtDNA regulieren. Der Verlust von Top2β oder dessen Hemmung durch Ciprofloxacin führte zur Akkumulation von positiv superspiralisierter mtDNA. In der Folge wurde die mitochondriale Transkription und Replikation gestoppt, was dann in einer Verringerung der mtDNA-Kopienzahl resultierte.

Den Forschern zufolge blockieren diese mitochondrialen Effekte sowohl die Zellproliferation als auch die Zelldifferenzierung und erklären möglicherweise einige der Nebenwirkungen, die mit Fluorchinolonen einhergehen. „Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal die Bedeutung der Topologie für die Aufrechterhaltung der mtDNA-Homöostase und liefern neue Einblicke in die mitochondrialen Effekte von Fluorchinolonen”, so die Studienautoren.

Ciprofloxacin ist indiziert bei verschiedenen Krankheitsbildern, darunter Infektionen der oberen und unteren Atemwege, der Harnwege, des Genitaltrakts, des Gastrointestinaltrakts und der Haut. Der Arzneistoff wird auch bei Kindern und Jugendlichen beispielsweise bei zystischer Fibrose und komplizierten Harnwegsinfektionen. Das Fluorchinolon-Antibiotikum besitzt eine bakterizide Wirkung, die auf der Hemmung der Topoisomerase II (DNA-Gyrase) und Topoisomerase IV, beruht. Beide Enzyme werden für die bakterielle Replikation, Transkription, Rekombination und Reparatur der DNA benötigt.