Forscher entdecken, wie Bakterien Antibiotika austricksen

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Immer mehr Bakterien entwickeln eine robuste Widerstandsfähigkeit gegen die gebräuchlichen Antibiotika. Das kann insbesondere dann gefährlich werden, wenn ein lebensgefährlich erkrankter Patient kaum noch Zeit hat, ein Antibiotikum ihn retten könnte und sollte und es sich dann herausstellt, dass die Erreger dagegen resistent geworden sind. Dann setzt ein Wettrennen der Medizin um das  Leben des Kranken ein. Ein Reserve-Antibiotikum muss her.  Reserve-Antibiotika sind neuere Entwicklungen, die nur in Notfällen eingesetzt werden, um nicht ebenfalls unwirksam zu werden, aeil die Bakterien auch dagegen eine Resistenz entwickeln. Die berüüchtigten Krankenhauskeime sind bereits multiresistent und kaum noch in den Griff zu bekommen. Die Wissenschaft forscht daher fieberhaft, wie die Bakterien das machen, um neue Therapien gegen Erreger zu entwickeln. Es gibt zwar bakterienabtötende Mittel wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid, gegen das Resistenzen unmöglich sind, was man aber schlecht im ganzen Körperinneren einsetzen kann. Oder kolloidales Silber, was bisher nicht wirklich in den Fokus der Forscher gerückt ist, obwohl es auch über den Vorzug verfügt, keine Resistenzen zuzulassen.

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Forscher der University of California in San Diego sind kürzlich den Bakterien auf die Schliche gekommen und einen überraschenden Mechanismus entdeckt, durch den Bakterien die chemischen Attacken durch Antibiotika überleben können.

Das medizinwissenschaftliche Journal „Cell“  veröffentlichte den Beitrag von Dong-yeon Lee, Maja Bialecka-Fornal und Gürol Süel von der Abteilung für biologische Wissenschaften der UC San Diego zusammen mit Leticia Galera-Laporta von der Universitat Pompeu Fabra (Spanien). Die Forscher fanden heraus, dass sich Bakterien durch Kontrolle ihrer Aufnahme von Alkalimetall-Ionen gegen Antibiotika verteidigen können. Bei einem chemischen Angriff durch ein Antibiotikum verändern Bakterien die Magnesium-Ionenaufnahme, um zum Überleben ihre Ribosomen zu stabilisieren. Ribosomen, das sind mikroskopisch kleine Körnchen, die hauptsächlich aus Ribonukleinsäuren und Protein bestehen und die für den Eiweißaufbau wichtig sind. Man könnte sie als die grundlegenden molekularen Maschinchen des Lebens bezeichnen. Sie verbinden einzelne Aminosäuren zu Ketten und damit am Ende zu Proteinen.

Die feine, elektrische Spannung von Zellwänden wird durch die Veränderung der Magnesium-Inonen-Einlagerung verändert. Damit können die Bakterien die Antibiotika, die auf ihre lebenswichtigen Ribosomen in den Zellen abzielen, quasi aussperren.

 

Organisation einer typischen eukaryotischen Tierzelle: 1. Nucleolus (Kernkörperchen) 2. Zellkern (Nukleus) 3. Ribosomen 4. Vesikel 5. Raues (Granuläres) ER (Ergastoplasma) 6. Golgi-Apparat 7. Cytoskelett 8. Glattes (Agranuläres) ER 9. Mitochondrien 10. Lysosom 11. Cytoplasma (mit Cytosol als flüssige Phase) 12. Peroxisomen 13. Zentriolen 14. Zellmembran. Bild: Gemeinfrei via Wikipedia, Bildlizenz: CC0

„Wir haben einen überraschenden neuen Mechanismus gefunden, den aktiv wachsende Bakterien nutzen, um gegen Antibiotika resistent zu werden“, sschreibt Süel, der Professor für Molekularbiologie ist. „Mit dieser Entdeckung können wir jetzt neue Wege zur Bekämpfung von Infektionen erforschen, die wir uns vorher nicht gedachtvorgestellt hätten.“

Auf diese unerwartete Erkenntnis kamen die Forscher, als sie die Beziehung zwischen der Ribosomenaktivität und dem elektrochemischen Ionenfluss durch Zellmembranen (die Außenhaut von Zellen) untersuchten. Dieses Membranpotential und die Ribosomen gehören zu den ältesten und grundlegendsten Prozessen, die in allen lebenden Zellen von Bakterien bis Menschen ablaufen. Die Wissenschaftler fanden einen eindeutigen Zusammenhang, der „zeigt, wie diese alten und grundlegenden zellulären Prozesse, die für das Leben wesentlich sind, miteinander interagieren“, so Professor Süel. Diese neuen Erkenntnisse bilden jetzt die wissenschaftliche Grundlage für neue Wege, um Antibiotikaresistenzen entgegenzuwirken.

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„Antibiotika-Resistenzen sind ein echtes Problem in der Medizin und für die allgemeine Gesundheit“, sagte Süel. Denn auch die immer neu entwickelten Antibiotika und bakteriziden Medikamente, die entwickelt werden und auf den Markt kommen, können mit der Fähigkeit von Bakterien, mit diesen Medikamenten fertig zu werden, kaum mithalten.

Professor Süel hofft, dass die neuen Erkenntnisse die Wirksamkeit bestehender Antibiotika erhöhen können, indem sie die Fähigkeit von Bakterien zur Aufnahme von Magnesium beeinflussen, anstatt völlig neue Medikamente entwickeln zu müssen. Kann man den Bakterien die Aufnahme von Magnesium entziehen, gibt es keine Magnesiumionen, die die Elektrische Ladung der Zellhaut verändern und die Bakterien verlieren ihren Schutzmechanismus. Dadurch würde die Wirksamkeit bestimmter Antibiotikaklassen, die zur Behandlung schwerer Infektionen eingesetzt werden, erheblich verbessert.