Paul S. Hoffmann, Professor für Mikrobiologie, Immunologie und Medizin an der Dalhousie University Medical School in Halifax und sein Doktorand Avery Goodman haben herausgefunden, wie das Antibiotikum wirkt und welche Veränderungen des Bakteriums die Resistenz hervorrufen (Molecular Microbiology vom 14. April 1998). Sie entdeckten, daß Mutationen in dem Gen rdxA verantwortlich sind, wenn Metronidazol nicht mehr wirkt. Das Gen trägt die Information für eines der Enzyme, eine Nitroreduktase, mit denen Helicobacter pylori organische Stickstoffverbindungen abbaut. Unter anderem setzt es auch Metronidazol zu Hydroxylamin um. Diese Chemikalie schädigt aber die DNA, die Proteine und andere Makromoleküle und tötet so letztlich das Bakterium. Die eigentlich harmlose Substanz wird also erst durch die Aktivität des bakteriellen Enzyms zum tödlichen Gift.

Diese Ergebnisse werfen natürlich die Frage auf, ob das Medikament bei Patienten, die mit Helicobacter infiziert sind, ebenfalls Schädigungen der DNA und Magenkrebs verursachen könnte. "Gefährlich wird es erst dann, wenn eine Person Metronidazol ohne die dazugehörigen weiteren Wirkstoffe einnimmt, mit denen die Krankheitserreger ausgeschaltet werden", sagt Hoffmann. "Wenn Metronidazol alleine aufgenommen wird, kann es eines der bakteriellen Enzyme aktivieren, das dann Hydroxylamin produziert, eine mutagene Substanz, die Krebs verursacht."

Zusammen mit Duoglas E. Berg, Professor für molekulare Mikrobiologie und Genetik an der Washington University School of Medicine in St. Louis, wiesen die Forscher nach, daß die Resistenz der Bakterien alleine auf Mutationen im rdxA-Gen zurückzuführen ist. Wurde das Gen in Zellen des Bakteriums Escherichia coli übertragen, denen Metronidazol ursprünglich nichts anhaben konnte, so wurden sie danach von dem Antibiotikum abgetötet. Ebenso wurden natürlich resistente Stämme von Helicobacter wieder empfindlich, wenn die Wissenschaftler eine intakte Kopie des Gens einschleusten. Auf der anderen Seite verloren Helicobacter-Zellen ihre Anfälligkeit für das Medikament, sobald die DNA ihres rdxA-Gens gezielt zerstört wurde.

Glücklicherweise werden die mutierten rdxA-Gene, durch welche Helicobacter resistent gegen Metronidazol wird, anscheinend nicht von Zelle zu Zelle weitergegeben. Die Forscher fanden jedenfalls in jedem resistenten Stamm, den sie untersucht haben, eine andere Mutation. Vermutlich treten die Veränderungen zufällig bei einigen Zellen auf. Nimmt der Mensch dann das Antibiotikum gegen eine andere Infektion ein, so werden mit Ausnahme der wenigen resistenten Zellen alle Helicobacter getötet. Anschließend sind die widerstandsfähigen Bakterien konkurrenzlos im Magen.