Sequentielle Antibiose

So werden Keime mürbe gemacht

Eine Studie hat die Wirksamkeit der sequentiellen Antibiotika-Therapie nachgewiesen - zumindestgegen den Keim Pseudomonas aeruginosa. Der Schlüssel dabei: die Zellwand schwächen und dann den Todesstoß setzen.

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Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa als 3D-Illustration. Gut zu erkennen: die Flagellen.

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa als 3D-Illustration. Gut zu erkennen: die Flagellen.

© Dr_Microbe / Getty Images / iStock

KIEL. Die Fähigkeit von Krankheitskeimen zur schnellen evolutionären Anpassung an die eingesetzten Antibiotika ist problematisch. So können selbst neue Antibiotika innerhalb kurzer Zeit ineffektiv werden. Daher versuchen Forscher, durch Anwendung evolutionsbiologischer Prinzipien die Wirksamkeit der Wirkstoffe länger zu erhalten.

Ein Team des Kiel Evolution Center (KEC) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat gemeinsam mit Kollegen am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön und der schwedischen Universität Uppsala ein bisher unbekanntes Prinzip aufgedeckt, das eine neue, höchst nachhaltige Therapieform ermöglicht (PNAS 2018; online 12. September), teilt die CAU mit.

Zwei Präparate richtig getimt

Das untersuchte Behandlungsverfahren macht sich ein simples Prinzip zunutze: Auf die kurze, impulsartige Gabe eines bestimmten Präparats folgt die Anwendung eines Antibiotikums mit einer anderen Wirkungsweise. Am Beispiel des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa, das laut WHO zu den kritischsten Keimen mit multiplen Resistenzen gehört, erprobten die Kieler Forschenden diese abwechselnde Gabe unterschiedlich wirkender Medikamente.

Dazu untersuchten sie in einem Evolutionsexperiment rund 200 Bakterienpopulationen über insgesamt 500 Generationen und beobachteten, wie sich verschiedene Antibiotika und ein geändertes zeitliches Schema der Medikamenten-Wechsel auswirkten. Dabei fanden sie heraus, dass besonders die Abfolge eines Penicillin-ähnlichen Wirkstoffs und eines Aminoglykosids und der schnelle Wechsel mit zufälligen Intervallen besonders gut wirkten.

"Ein kurzer einleitender Behandlungsimpuls macht den Keim anfällig, weil er das Eindringen weiterer Medikamente in die Bakterienzellen erleichtert. Das zweite Antibiotikum erledigt gewissermaßen den Rest und tötet die verbleibenden Krankheitserreger zuverlässig ab", wird Professor Hinrich Schulenburg, Leiter der Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik an der CAUund KEC-Sprecher, in der Mitteilung der Uni zitiert.

Zellwand für zweites Medikament vorbereiten

Diese Wirkung sei entscheidend von der Reihenfolge des Medikamenten-Wechsels abhängig. Das impulsgebende Präparat müsse zuerst wirken, da es in die Struktur der Zellwände des Bakteriums eingreift und so das Einfallstor für den zweiten Wirkstoff öffnet.

Zudem sind die Geschwindigkeit und das Muster der Sequenz ausschlaggebend: "Wechselt man die beiden Medikamente schneller als in der üblichen Antibiotikatherapie und in zufälligen Abständen, lässt sich die Bildung der gefürchteten Resistenzen am deutlichsten hemmen", so Schulenburg .

Ursächlich für den Erfolg der Sequenzbehandlung ist das zelluläre Gedächtnis der Krankheitserreger, heißt es in der Mitteilung. Durch das erste Antibiotikum werden die zellulären Eigenschaften der Keime über mehrere Generationen hinweg so verändert, dass das zweite Antibiotikum auch mit Verzögerung besser wirken kann. "Durch das erste Antibiotikum wird quasi eine Tür geöffnet, die dem zweiten Antibiotikum leichteren Eintritt verschafft", erläutert Dr. Roderich Römhild von der CAU und Erstautor der Veröffentlichung.

Römhild weiter: "Dieser Ansatz ist aus evolutionärer Sicht besonders vielversprechend, da die Keime nun gezwungen werden, eine Abwehr gegen das Öffnen der Tür und somit den zellulären Gedächtniseffekt zu entwickeln anstelle von direkter Resistenz gegen das Antibiotikum", so Römhild. Im Experiment konnte eine geringere Resistenzentstehung in überzeugender Form bestätigt werden. (eb)

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