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Resistenz: Ein wenig Antibiotikum macht Bakterien nur stärker

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Seit Langem wissen Mikrobiologen, dass beim Einsatz von Antibiotika besser geklotzt als gekleckert werden sollte: Zu groß ist die Gefahr, am Ende versehentlich aus vielen anfälligen Keimen einer unangenehmen Bakteriengesellschaft jene wenigen widerstandsfähigen Überlebenden zu selektieren, die sich dann anschließend konkurrenzlos und noch schlechter kontrollierbar vermehren. Tatsächlich sorgen niedrige Dosen von Antibiotika allerdings nicht für eine Selektion der wenigen bereits resistenten Keime, sondern beschleunigen in allen Bakterien im Umfeld auch die Mutationsrate – was dann die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass neue Resistenzen gegen alle möglichen anderen Antibiotika überhaupt erst entstehen, berichtet nun ein Forscherteam.

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Staphylococcus aureus | Keime, die sich nicht mehr ohne Weiteres mit Antibiotika bekämpfen lassen, wie dieser methicillinresistente Staphylococcus aureus (MRSA), sind nicht nur in Krankenhäusern anzutreffen.
James Collins von der Harvard University und seine Kollegen hatten schon vor einiger Zeit darauf hingewiesen, dass manche Antibiotika auch deshalb wirken, weil sie die Bakterien zur verstärkten Produktion von reaktiven Sauerstoffradikalen (ROS) anregen: Diese zerstörerischen Moleküle greifen dann unter anderem in die Atmungsprozesse der Zelle ein und schädigen sie nachhaltig. ROS kurbeln aber auch fehleranfällige DNA-Notfall-Reparaturmechanismen an und manche, wie etwa Hydroxylradikale, schädigen direkt die DNA und führen zu Mutationen. Genau dies, so die Hypothese von Collins und Kollegen, könnte gerade Bakterien schnell mutieren lassen, die niedrigen Dosen von Antibiotika ausgesetzt sind. Die erhöhte Mutations- und Selektionsrate, also die beschleunigte Evolution, erhöhe dann die Wahrscheinlichkeit von zufällig entstehenden Resistenzen, anstatt die Keime abzutöten.

Die Forscher testeten diese Idee mit E. coli und Staphylococcus-aureus-Kulturen, die sie im Experiment verschiedenen niedrig dosierten Antibiotika aussetzten. Wie sich zeigte, stieg die Konzentration von ROS ebenso wie die Mutationsrate in den Keimen deutlich an. Setzten die Forscher einen Wirkstoff zu, der Hydroxyle abfängt, so sank die Mutationsrate dagegen wieder. Sequenzanalysen belegten, dass neue Mutationen recht häufig zum Entstehen resistenter Keime beigetragen hatten: Sie betrafen etwa Gene, die den Zellen einen raschen Abtransport von Giften aus ihrem Inneren ermöglichen.

Die neuen Erkenntnisse sollten beim Einsatz von Antibiotika dringend bedacht werden, meinen Collins und Kollegen: Um die Entstehung von Resistenzen zu verhindern, sollten verschiedene Antibiotika mit ROS-Fängern kombiniert werden, damit die Bekämpfung der Keime nicht gleichzeitig deren Mutationsrate und damit ihre Chancen erhöht, sich der Bekämpfung in Zukunft zu entziehen. (jo)
6. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 6. KW 2010

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  • Quellen
Kohanski, M.A. et al.: Sublethal Antibiotic Treatment Leads to Multidrug Resistance via Radical-Induced Mutagenesis. In: Molecular Cell 37, S. 311–320, 2010.

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