Pseudomonas-Infektionen sind bisher nur schwer behandelbar. Mittels eines neuartigen Models und einer Antibiotika-Kombination konnten HZI-Forscher nun Fortschritte in der Therapie erzielen.
Pseu­do­mo­nas-Infek­tio­nen sind bis­her nur schwer behan­del­bar. Mit­tels eines neu­ar­ti­gen Models und einer Anti­bio­ti­ka-Kom­bi­na­ti­on konn­ten HZI-For­scher nun Fort­schrit­te in der The­ra­pie erzie­len.Helm­holtz-HZI

Pati­en­ten mit der Erb­krank­heit lei­den häu­fig unter hart­nä­cki­gen Infek­tio­nen mit dem Bak­te­ri­um Pseu­do­mo­nas aeru­gi­no­sa. Die­ser Keim bil­det in der Lun­ge soge­nann­te Bio­fil­me. Dank die­ser Schleim­schicht kön­nen sie der Behand­lung mit Anti­bio­ti­ka trot­zen. Wis­sen­schaft­ler am Helm­holtz-Zen­trum für Infek­ti­ons­for­schung (HZI) in Braun­schweig haben nun Kom­bi­na­tio­nen meh­re­rer Anti­bio­ti­ka getes­tet, die den­noch wirk­sam sind. Mög­lich mach­te dies ein neu­es Modell, das sie selbst ent­wi­ckelt haben und wel­ches sie jetzt im Fach­jour­nal Anti­mi­cro­bi­al Agents and Che­mo­the­ra­py beschrei­ben.

Infek­tio­nen der obe­ren Atem­we­ge, zumeist her­vor­ge­ru­fen durch Pseu­do­mo­nas aeru­gi­no­sa, sind die häu­figs­te Todes­ur­sa­che bei Men­schen mit Cys­ti­scher Fibro­se. Da sich der Keim mit einer Schleim­schicht umgibt, lässt er sich beson­ders schwer behan­deln. Bak­te­ri­en, die kei­ne Bio­fil­me bil­den kön­nen, sind hin­ge­gen emp­find­lich gegen Anti­bio­ti­ka. „Bis­her konn­ten wir Bio­fil­me nur in sehr künst­li­chen Model­len im Labor unter­su­chen“, sagt Dr. Vinay Pawar, Wis­sen­schaft­ler in der HZI-Abtei­lung „Mole­ku­la­re Immu­no­lo­gie“ und Erst­au­tor der Publi­ka­ti­on. Gemein­sam mit Kol­le­gen aus der Abtei­lung „Mole­ku­la­re Bak­te­rio­lo­gie“ ist es ihm nun gelun­gen, ein neu­es Modell­sys­tem in Mäu­sen zu eta­blie­ren. „Es kommt der Situa­ti­on im Men­schen sehr nahe.“

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Erst­mals kön­nen die For­scher mit die­sem Modell die Bil­dung des bak­te­ri­el­len Bio­films in der Lun­ge rea­lis­tisch nach­bil­den und dadurch nach­voll­zie­hen, wes­halb die Kei­me so wider­stands­fä­hig gegen Medi­ka­men­te sind. Zunächst stell­ten sie fest, dass die Mit­tel Tobra­my­cin, Cipro­flo­xa­cin und Colis­tin in nor­ma­ler Dosie­rung den Bio­film­bak­te­ri­en jedoch nichts anha­ben konn­ten. Erst eine stark erhöh­te Dosis zeig­te Wir­kung. Die­se wür­de im Pati­en­ten aller­dings auch die Neben­wir­kun­gen ver­stär­ken.

Um dies zu umge­hen, kom­bi­nier­ten die For­scher zwei der Anti­bio­ti­ka und hat­ten Erfolg: „Die Kom­bi­na­ti­on von Tobra­my­cin und Colis­tin ist hoch­gra­dig effek­tiv gegen Pseu­do­mo­nas“, sagt Pawar. Die bei­den Mit­tel wir­ken auf unter­schied­li­che Wei­sen, wes­we­gen sie sich zur Bekämp­fung der -Bak­te­ri­en opti­mal ergän­zen.

Im äuße­ren Bereich die­ser Bak­te­ri­en­ge­mein­schaft haben die Kei­me einen sehr akti­ven Stoff­wech­sel und ver­meh­ren sich in hoher Geschwin­dig­keit. Hier wirkt Tobra­my­cin. Es ver­hin­dert, dass die Bak­te­ri­en Pro­te­ine pro­du­zie­ren kön­nen. Ohne die­se lebens­wich­ti­gen Bau­stei­ne der Zel­len ster­ben die Mikro­ben ab. Colis­tin hin­ge­gen greift die Zell­wand an und kann dadurch auch weni­ger akti­ve Bak­te­ri­en töten, wie sie im Inne­ren des Bio­films vor­kom­men.

Was die Wis­sen­schaft­ler am Bei­spiel der Pseu­do­mo­nas-Infek­ti­on gezeigt haben, kön­nen sie nun mit ihrem Modell­sys­tem auch für ande­re Infek­tio­nen unter­su­chen. Dabei sind auch gemisch­te Popu­la­tio­nen mög­lich. „Meist leben in Bio­fil­men meh­re­re ver­schie­de­ne Bak­te­ri­en­ar­ten in einer Gemein­schaft“, sagt Pawar. „Wir kön­nen in unse­rem Modell somit rea­lis­ti­sche­re Bedin­gun­gen unter­su­chen als es bis­her mög­lich war.“ Zukünf­tig tes­ten die Wis­sen­schaft­ler in ihrem Maus­mo­dell neu­ar­ti­ge Sub­stan­zen, dar­un­ter auch sol­che, die am HZI ent­wi­ckelt wer­den.