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Labortechniker mit Erregerlösung
Der Krankheitserreger Pseudomonas aeruginosa bildet den grünen Farbstoff Pyocyanin, der als Virulenzfaktor an der Auslösung von Krankheitssymptomen beteiligt ist.Christian Urban/Universität Kiel

Die Medizin steht somit vor der gewaltigen Herausforderung die erfolgreiche Behandlung von bakteriellen Infektionen weiterhin zu gewährleisten – trotz eines immer kleiner werden Spektrums wirksamer Antibiotika. Jüngste Forschungsergebnisse einer Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zeigen nun Möglichkeiten auf, wie die Wirksamkeit der noch zur Verfügung stehenden Antibiotika länger erhalten werden kann.

Das Team um Professor Hinrich Schulenburg und Dr. Gunther Jansen von der Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik untersuchte, wie sich die abwechselnde Gabe zweier in der klinischen Praxis gebräuchlicher Antibiotika-Paare auf das Bakterium Pseudomonas aeruginosa auswirkt. Dieses ist häufig multiresistent und kann bei immungeschwächten Patientinnen und Patienten oder chronischen Erkrankungen lebensbedrohliche Infektionen verursachen kann.

Bakterien können binnen Stunden Resistenzen ausbilden

Für die Untersuchungen wurden Evolutionsexperimente im Labor unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Dabei erwies sich der schnelle Wechsel zweier Antibiotika, sogenanntes Antibiotika-Cycling, als hoch wirksam gegen den Keim. Gleichzeitig hemmte er die Ausbildung von Resistenzen des Bakteriums gegen die Medikamente.

Pseudomonas aeruginosa
Kolonien von Pseudomonas aeruginosa wachsen in der Petrischale, der Farbstoff Pyocyanin lässt sie hellgrün erscheinen.Christian Urban/Universität Kiel

Im Behandlungsalltag ist das Antibiotika-Cycling zwar bereits üblich, bislang werden die verschiedenen Präparate jedoch für jeweils mehrere Wochen am Stück gegeben. Diese Intervalle sind wahrscheinlich zu lang. Bakterien sind in der Lage, bereits innerhalb weniger Tage, im Extremfall sogar Stunden, Resistenzen auszubilden. Im Evolutionsexperiment wurden daher klinisch relevante Antibiotika in zwölfstündigem Wechsel eingesetzt und mit der dauerhaften Gabe nur eines einzelnen Antibiotikums verglichen.

Die Evolution der Krankheitskeime steht im Vordergrund

Der schnelle Wechsel erwies sich dabei als besonders wirkungsvoll. „Uns hat überrascht, dass wir in unseren Experimenten trotz nicht-tödlicher Dosierung der Antibiotika dennoch die Eliminierung von Bakterienpopulationen erreichen konnten. Eine zeitlich komplexe Umgebung, wie sie durch den schnellen Wechsel der verschiedenen Antibiotika geschaffen wird, scheint in diesen Fällen die Resistenzbildungsmechanismen von Pseudomonas aeruginosa zu überfordern“, so Schulenburg.

Die jüngsten Ergebnisse der Kieler Forschungsgruppe deuten damit auf eine vielversprechende Alternative in der immer bedrohlicheren Antibiotika-Krise hin. Sie ergänzen die Entwicklung neuer resistenzhemmender Antibiotika-Klassen um eine grundlegend andere Herangehensweise: Hier steht die Evolution und somit die Fähigkeit der Krankheitskeime, sich an Antibiotika anzupassen, im Vordergrund. „Die Entwicklung neuer Medikamente wird nicht mit der Geschwindigkeit mithalten können, mit der die Evolution der Krankheitserreger neue Behandlungsresistenzen hervorbringt. Unser Ansatz zielt daher darauf ab, die bereits bestehenden Wirkstoffe sinnvoller einzusetzen“, sagt Roderich Römhild, Erstautor der Studie.