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Antibiotika-Resistenz: Widerstand der Winzlinge

Was haben Kliniken und Dreck gemeinsam? Bakterien, die gegen etliche gebräuchliche Antibiotika vollkommen unempfindlich sind.
Daptomycin-resistente BodenbakterienLaden...
Die Entdeckung des Penicillins im Jahre 1928 schien in der Medizin eine neue Ära einzuläuten: Antibiotika galten für einige Jahre als Wundermittel, die bakteriellen Infektionskrankheiten wie Hirnhautentzündungen oder Lungenentzündungen den tödlichen Schrecken nahmen. Doch sehr bald schon folgte die Desillusionierung: Es tauchten Bakterienstämme auf, denen die wunderbaren Waffen auf einmal nichts mehr ausmachten – sie waren resistent gegen die für sie einst absolut todbringenden Mittel geworden.

Ein unerbittliches Wettrüsten zwischen Mensch und Bakterien begann: Immer neue Antibiotika kamen auf den Markt, und immer wieder entwickelten die Mikrooganismen Abwehrstrategien dagegen, die sie gegen die neuen Medikamente unempfindlich machten. Inzwischen sind viele Bakterien gleichzeitig gegen bis zu zehn Antibiotika resistent.

"Es ist unbekannt, ob aktive Reste der enormen Menge antimikrobieller Wirkstoffe, die jedes Jahr in der Human- und Veterinärmedizin sowie in der Landwirtschaft verteilt werden, in den Boden gelangen, wo sie an der Selektion für Antibiotika-Resistenz beteiligt sein könnten"
(Alexander Tomasz)
Die Schuld für die rasende Resistenzentwicklung ist auf der einen Seite beim Menschen zu suchen: Allzu sorglos setzt er diese effektiven Waffen ein. Sie werden zu häufig, oftmals in zu niedriger Dosierung, über einen zu kurzen Zeitraum oder bei den falschen Krankheiten verschrieben. Zu allem Überfluss werden sie auch noch in der Landwirtschaft nicht nur therapeutisch und prophylaktisch gegen Krankheiten, sondern auch als Wachstumsförderer von Nutztieren verwendet.

Auf der anderen Seite sind Bakterien durch ihre kurze Generationszeit und ihre genetische Flexibilität geradezu prädestiniert für die Entwicklung von Resistenzen. Durch Mutationen, die sie an ihre Nachkommen weiterreichen, entziehen sie sich den tödlichen Medikamenten mit verschiedenen Techniken: Sie entwicklen Enzyme, die das Antibiotikum zerstören, scheiden den in sie eingedrungenen Wirkstoff kurzerhand wieder aus, sie verändern die Angriffspunkt des Medikaments dergestalt, dass der Angriff ins Leere läuft, oder sie bauen einfach ihre Zellwand um, sodass das Antibiotikum erst gar nicht mehr eindringen kann.

Resistent zu sein gegen Antibiotika ist ein Teil der Überlebensstrategie von Bakterien. Denn fast zwei Drittel der heute bekannten Antibiotika werden von im Boden lebenden Bakterien, den Aktinomyceten, gebildet. Sie sollen ihren Produzenten einen Überlebensvorteil gegenüber anderen Mikroorganismen sichern. Um nicht sang- und klanglos zu verschwinden, müssen die als Opfer auserkorenen Bakterien Verteidigungsstrategien gegen die gegen sie gerichteten tödlichen Waffen zu entwicklen. Gleichzeitig müssen die antibiotikaproduzierenden Mikroorganismen dafür sorgen, dass sie nicht selbst von ihren eigenen Waffen niedergestreckt werden – sie müssen dagegen resistent sein. Diese Resistenz können sie nicht nur an ihre Nachkommen, sondern auch ganz uneigennützig an andere Bakterien weitergeben.

"Da sie sich in einer Umgebung entwickeln, in der Antibiotika entstehen, müssen die erstaunlich unverwüstlichen Bakterien verschiedene Wege finden, um den giftigen antimikrobiellen Bestandteile, die ihre Nachbarn produzieren, zu widerstehen"
(Gerard Wright)
Sollten diese Resistenzfaktoren allerdings in Krankheitskeime gelangen, könnten sie der Menschheit bedrohlich werden, da sie den Antibiotika ihre Macht als wirksames Therapeutikum rauben. Daher untersuchte nun Vanessa D'Costa von der McMaster-Universität in Ontario unter der Leitung von Gerard Wright die Resistenz-Mechanismen von Bodenbakterien gegen mehrere Antibiotika.

Die Wissenschaftler sammelten aus verschiedenen Bodenproben aus der Stadt, aus der Landwirtschaft und aus dem Wald insgesamt 480 Bakterienstämme der antibiotikaproduzierenden Streptomyceten und testeten deren Widerstandskraft gegen 21 gebräuchliche Antibiotika. Unter den Testsubstanzen waren einige natürliche Produkte wie Vanomycin und Erythromycin, deren halbsynthetische Derivate wie Minocylin und Cephalexin sowie rein synthetische Moleküle wie Ciproflaxin und Linelozid. Die Forscher testeten sowohl seit Jahrzehnten verwendete Substanzen als auch erst kürzlich zugelassene Wirkstoffe wie Telithromycin und Tigecyclin.

Das Ergebnis war erschütternd: Sämtliche Bakterienstämme waren gegen mehrere – durchschnittlich gegen sieben bis acht – Antibiotika resistent, ein Stamm widerstand sogar allen 21 getesteten Substanzen. Die Streptomyceten zeigten sich nicht nur gegen althergebrachte Wirkstoffe als unempfindlich, sondern auch gegen ganz neue Moleküle. So konnten mehrere Stämme das erst jüngst zugelassene Telithromycin unschädlich machen – eine solche Resistenz wurde bei pathogenen Bakterien bisher noch nicht beobachtet.

Einige der Verteidigungsstrategien, mit denen sich die Streptomyceten den Wirkstoffen widersetzten, wie beispielsweise die gegen Telithromycin, waren bisher unbekannt, andere wiederum sind die gleichen wie bei Krankheitserregern. So nutzten die Bodenbakterien gegen Vanomycin, das gegen antibiotikaresistente Staphylokokken-Infektionen eingesetzt wird, den gleichen Resistenz-Mechanismus wie pathogene Bakterien.

Zwar bieten diese Beobachtungen keinen Beweis dafür, dass Resistenzfaktoren von Bodenbakterien direkt an pathogene Organismen weitergegeben werden, doch sie lassen erahnen, dass im Boden eine bislang unterschätzte Meute widerstandsfähiger Winzlinge lauert. Sie gilt es nun mit Argusaugen zu beobachten und zu ergründen, mit welchen Kniffen sie den tödlichen Substanzen widerstehen.

Denn das Wissen um deren Tricks könnte für die Entwicklung neuer Antibiotika nützlich sein: So könnte ein Screening neu entwickelter Medikamente gegen Resistenzen von Bodenbakterien auf möglicherweise in der Zukunft auftretende Probleme vorbereiten. Gleichzeitig könnte die Kenntnis bakterieller Enzyme, die Antibiotika inaktivieren, neue Therapien gegen resistente Bakterien ermöglichen.
21.01.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 21.01.2006

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