Wirkweise von Ethambutol geklärt

MÜNCHEN. Wie das Antibiotikum Ethambutol – das ja seit langem zur Standardtherapie gegen Tuberkulose gehört – im Detail auf Mycobacterium tuberculosis wirkt, haben Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München nun herausgefunden: Das Antibiotikum hemmt spezifisch das Längenwachstum der Erreger (mBio 2017; 8(1): e02213-16 ). Dass es die Bakterien daran hindert, ihre Zellwände vollständig zu bilden, war bekannt.

Mycobacterium tuberculosis gehört zu einer Gruppe von Bakterien, von denen viele Spezies harmlos, eine Reihe aber gefährliche Erreger etwa der Lepra oder der Diphtherie sind, erinnert die LMU in einer Mitteilung zur Veröffentlichung der Studie. Ihnen allen sei eines gemeinsam: der vergleichsweise komplizierte Aufbau der Zellwand.

Angriffspunkt ist die Bakterienhülle

Um die bei den meisten Bakterien übliche Schicht aus Peptidoglykan, einem Netz aus speziellen Zuckern und Aminosäuren, liege ein komplexes Geflecht von Zuckern wie Galaktose und Arabinose, das sogenannte Arabinogalaktan. Damit verbunden sei wiederum eine dichte Lipidschicht, die die gesamte Bakterienhülle widerstandsfähig macht.

Die stäbchenförmigen Mykobakterien wachsen von den Enden, den Zellpolen, her. Und von dort aus, so konnten die LMU-Wissenschaftler mit ihren Experimenten an harmlosen Verwandten des Tuberkulose-Erregers zeigen, überzieht eine komplexe Synthesemaschinerie die Bakterienzelle im Normalfall mit den beiden äußeren Hüllen.

Genau diesen Prozess unterbindet Ethambutol: Es sorgt dafür, dass sich die Arabinose-Moleküle nicht zu größeren Einheiten zusammenfügen können, den Bakterien fehlt eine intakte Arabinogalaktan-Schicht und damit auch der äußere Lipid-Mantel.

Weitere Antibiotika verstärken Wirkung

Die Bakterien aber haben noch eine zweite Maschinerie zur Wandsynthese; sie wird in der Mitte der Stäbchen aktiv, wenn sich dort die Mutterzelle teilt. Diese Maschinerie aber, so zeigten Bramkamp und sein Team, baut nur den inneren Peptidoglykan-Mantel. Ihr kann Ethambutol nichts anhaben, dafür aber beta-Lactam-Antibiotika, zu denen auch die Penicilline gehören.

Unter Einfluss von Ethambutol würden aus den langgezogenen Stäbchen, die von den Enden mit den Zellteilungsapparaten her wachsen, im Verlauf der Zellteilungszyklen kugelförmigere Bakterien, teilt die LMU mit. Dies zeige, dass die Zellen in die sogenannte stationäre Phase übergehen, die sie unangreifbar mache für Antibiotika.

"Mit Ethambutol allein würde man die Erreger also in einen Zustand bringen, in dem man sie gewiss nicht haben möchte", wird Studienautor Professor Marc Bramkamp zitiert. Allerdings ergänzten und verstärkten Antibiotika, die ebenfalls in die Zellwandsynthese der Bakterien eingreifen, Ethambutol in seiner Wirkung.

Das Phänomen ist für Bramkamp ein Argument für die genauere Untersuchung der Wirkungsweise gängiger Antibiotika. Auch bietet sich der Zellteilungsapparat, so hofft der Forscher, als ein weiteres Angriffsziel für neue Antibiotika an. (eb)