Antibiotika ohne Wirkung: Dieser Vorgang rüstet Erreger auf
KI-Stimme. Info
Eigentlich sollte Ärzten Zeit bleiben. Wenn Bakterien gegen Antibiotika resistent werden, geschieht das nach bisherigem Verständnis Schritt für Schritt: Kleine Veränderungen im Erbgut summieren sich über Wochen oder Monate, bis ein Medikament nicht mehr wirkt. Eine neue Studie zeigt nun, dass dieser Prozess unter bestimmten Umständen auch ganz anders verlaufen kann – nämlich sprunghaft.
Innerhalb kürzester Zeit können Krankheitserreger nahezu unempfindlich gegen ein wichtiges Antibiotikum werden. Für die behandelnden Ärzte bleibt dann kaum noch Zeit, zu reagieren. Das berichtet ein Forschungsteam der University of Washington in Seattle im Fachjournal „Nature Microbiology“.
Lesen Sie auch
Antibiotikaresistenz: Plötzlicher Anstieg gibt Forschern Rätsel auf
Auf den ungewöhnlichen Mechanismus stießen die Wissenschaftler um Erstautor Sardar Karash vor allem bei Menschen mit Mukoviszidose, auch zystische Fibrose genannt. Für die Studie analysierten sie Proben von Patienten mit chronischen Lungeninfektionen vor und während einer Behandlung mit Tobramycin. Einzelne Patienten litten zudem an Bronchiektasen, also dauerhaft erweiterten Atemwegen, die Infektionen begünstigen.
Bei Mukoviszidose sammelt sich zäher Schleim in der Lunge, in dem sich Bakterien leicht festsetzen können. Viele Betroffene leiden deshalb unter wiederkehrenden Infektionen. Bei einigen dieser Patienten beobachteten die Forscher kurz nach Beginn der Therapie einen drastischen Anstieg der Resistenz: Die Erreger reagierten mehr als 10.000-mal weniger empfindlich auf Tobramycin. Wirkt das Antibiotikum nicht mehr, kann sich die Lungenfunktion rasch verschlechtern. Im schlimmsten Fall drohen eine Lungentransplantation oder ein vorzeitiger Tod.
Zunächst konnten sich die Wissenschaftler diesen abrupten Anstieg nicht erklären. Bislang sei man davon ausgegangen, „dass die Resistenzentwicklung im Körper des Patienten durch die Anhäufung von Mutationen im bakteriellen Genom verursacht wird“, erklärt Karash. Weil dieser Prozess gewöhnlich schrittweise verläuft, bleibt Ärzten meist Zeit, die Behandlung anzupassen. In den beobachteten Fällen schien dieses Zeitfenster jedoch nahezu zu verschwinden.
Apothekerin warnt vor rezeptfreien Medikamenten
- Sind Medikamente ohne Rezept harmlos? Apothekerin klärt häufigen Irrtum auf
Umweltbakterien übertragen Resistenzgene
Die entscheidende Spur fanden die Forscher erst mithilfe moderner DNA-Sequenzierungen. Dabei entdeckten sie in den Krankheitserregern sogenannte Plasmide – kleine ringförmige DNA-Moleküle, die unabhängig vom eigentlichen Erbgut vorkommen. Sie sind zusätzliche genetische Baupläne, mit denen Bakterien bestimmte Eigenschaften weitergeben können.
Genau diese Plasmide enthielten Gene, die eine hochgradige Resistenz gegen Tobramycin vermitteln. Doch woher stammten sie? „Viele Bakterien können Plasmide nicht von selbst aufnehmen. Deshalb vermuteten wir, dass sie dabei Hilfe hatten“, sagt Pradeep Singh, Professor für Mikrobiologie und Medizin an der University of Washington und leitender Autor der Studie.
Die Antwort führte zu einer bislang unterschätzten Gruppe von Mikroorganismen. Die Plasmide stammten offenbar von Umweltbakterien, die nur vorübergehend in den Atemwegen der Patienten nachweisbar waren. Obwohl sie selbst meist keine schweren Infektionen verursachen und deshalb lange als eher unbedeutende Begleiter galten, übertrugen sie die Resistenzgene auf die eigentlichen Krankheitserreger. Die Folge: Die Bakterien wurden innerhalb kürzester Zeit hochgradig resistent gegen Tobramycin.
Lesen Sie auch
Antibiotikaresistenz: DNA-Analyse liefert den entscheidenden Beweis
Um den Verdacht zu überprüfen, isolierte Karash die Umweltbakterien aus den Patientenproben. Die Analyse bestätigte die Vermutung: Sie enthielten genau jene Plasmide, die zuvor auch in den Krankheitserregern nachgewiesen worden waren.
Anschließende Laborversuche zeigten, dass diese Plasmide tatsächlich für den sprunghaften Anstieg der Resistenz verantwortlich waren. Übertrugen die Wissenschaftler sie auf zuvor empfindliche Bakterien, nahm deren Widerstandsfähigkeit gegen Tobramycin innerhalb kurzer Zeit um das Tausendfache zu, heißt es in der Studie.
Nach Einschätzung der Autoren ist dieser Mechanismus besonders problematisch. Zwar erschwert jede Antibiotikaresistenz die Behandlung. In diesem Fall war sie jedoch so stark ausgeprägt, dass selbst die höchsten für Menschen vertretbaren Dosen von Tobramycin vermutlich nicht ausreichen würden, um die Erreger wirksam zu bekämpfen.
Auch interessant
Umweltbakterien: Warum die Entdeckung weit über Mukoviszidose hinaus wichtig ist
Die Ergebnisse beziehen sich zwar vor allem auf chronische Lungeninfektionen bei Mukoviszidose und in einzelnen Fällen auch bei Bronchiektasen. Nach Einschätzung der Autoren könnte der entdeckte Mechanismus jedoch auch bei anderen Infektionen eine Rolle spielen.
Der Grund: Umweltbakterien verfügen über ein großes genetisches Repertoire. Sie tragen zahlreiche Gene, die sie an andere Bakterien weitergeben können. „Wenn Umweltbakterien Resistenzgene in menschliche Organe einschleusen können, müssen wir uns fragen, welche weiteren Gene sie übertragen könnten“, warnt Karash. Singh ergänzt, dass solche Gene Krankheitserregern etwa dabei helfen könnten, zusätzliche Nährstoffe zu erschließen, Immunreaktionen des Körpers zu umgehen oder sich leichter im Gewebe auszubreiten.
Für die Autoren ergeben sich daraus neue Fragen für die Forschung. Künftig dürfte es nicht mehr ausreichen, allein resistente Krankheitserreger in den Blick zu nehmen. Ebenso wichtig werde es sein, den Austausch von Genen zwischen verschiedenen Bakterienarten besser zu verstehen – und Wege zu finden, ihn zu verhindern. Denn möglicherweise sind es nicht nur die Erreger selbst, die über den Verlauf einer Infektion entscheiden, sondern auch die genetischen Eigenschaften, die sie von anderen Bakterien übernehmen.
mit dpa