Der erste direkte Beweis dafür, dass in uns lebende Bakterien ihre Form ändern, um Antibiotika zu vermeiden

Antibiotikaresistente Bakterien stellen heute eine der größten Bedrohungen für die Gesundheit der gesamten Menschheit dar, was auf den übermäßigen und wahllosen Einsatz von Antibiotika zurückzuführen ist. Es wird prognostiziert, dass Antibiotikaresistenzen nicht nur zu etwa 700.000 Todesfällen pro Jahr führen, sondern dass viele Infektionskrankheiten wie Lungenentzündung, Tuberkulose und Gonorrhoe auch viel schwieriger zu behandeln sind, wenn wir keine Möglichkeit finden, die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen zu verhindern Vermeidbare Krankheiten könnten bis 2050 zu 10 Millionen Todesfällen pro Jahr führen. Eine Möglichkeit, wie Bakterien Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln, ist die Veränderung ihres Genoms. Beispielsweise kann ein Bakterium ein Antibiotikum aus sich herauspumpen oder es auf irgendeine Weise abbauen. Außerdem können Bakterien ihr Wachstum und ihre Teilung einstellen, wodurch es für das Immunsystem schwierig wird, sie zu erkennen.

 

Doch die Forscher richteten ihre Aufmerksamkeit auf eine andere, weniger bekannte Methode, mit der Bakterien Resistenzen entwickeln. Wir haben direkt gezeigt, dass Bakterien in unserem Körper „ihre Form ändern“ können und so Antibiotika vermeiden können – durch diesen Prozess wachsen sie ohne genetische Veränderungen weiter. Alle Bakterien sind von einer Struktur umgeben, die wir Zellwand nennen. Es ist wie eine enge Kleidung, die die Bakterien vor der Umgebung schützt und verhindert, dass sie kaputt gehen. Die Wand gibt dem Bakterium eine passende Form (z. B. wie ein Stab oder eine Kugel) und hilft ihm, sich erfolgreich zu teilen.

Menschliche Zellen haben keine Zellwand; Dadurch erkennt unser Immunsystem das Bakterium leichter als Feind, da seine Wand deutlich anders ist. Genau aus diesem Grund werden Bakterien zu leichten Zielen für unsere besten und am häufigsten verwendeten Antibiotika wie Penicillin. Antibiotika „zielen“ also auf die Wand und töten die Bakterien ab, ohne dass eine Gefahr für uns besteht.

Aber Bakterien leben manchmal ohne Zellwand. Sind die Umgebungsbedingungen dafür geeignet, dass das Bakterium nicht platzt, kann es seine Form in eine sogenannte Form verändern L-Form; Dabei handelt es sich um die Form, in der das Bakterium keine Zellwand mehr besitzt. Solche Bakterien wurden 1935 von Emmy Kleineberger-Nobel entdeckt und nach dem Lister-Institut benannt, an dem sie damals arbeitete. Um eine geeignete Schutzumgebung zu schaffen, verwenden wir im Labor häufig Zucker. Im menschlichen Körper ist die Bakterienwand ein Angriffspunkt für Antibiotika, die somit Auslöser für die Veränderung der Bakterienform sind; Die Auslöser können auch einige Moleküle des Immunsystems sein, wie zum Beispiel Lysozym – ein Molekül, das in unseren Tränen vorkommt und uns vor bakteriellen Infektionen schützt.

Ohne Zellwand werden Bakterien meist empfindlich und verlieren ihr normales Aussehen. Es wird jedoch auch teilweise unsichtbar für unser Immunsystem und völlig resistent gegen alle Arten von Antibiotika, die die Zellwand gezielt zerstören.

Wissenschaftler vermuten seit langem, dass L-Formen für wiederholte Infektionen verantwortlich sind, da sie Bakterien dabei helfen, sich vor dem Immunsystem zu „verstecken“ und ihnen Resistenzen gegen Antibiotika zu verleihen. Es war jedoch schwierig, dafür Beweise zu finden, da die L-Formen „schwer fassbar“ sind und Methoden zu ihrer Erkennung fehlen.

 

Wir beobachten die Veränderung der Form der Bakterien

Unsere Studie, veröffentlicht in Naturkommunikation, konzentrierte sich auf Bakterienarten, die mit wiederkehrenden Harnwegsinfektionen (HWI) in Zusammenhang stehen. Es hat sich gezeigt, dass viele verschiedene Bakterienarten (inkl E coli und Enterokokken) können tatsächlich in L-Form im menschlichen Körper überleben. Das haben wir noch nie bewiesen; Wir haben diese „versteckten“ Bakterien mithilfe von Fluoreszenzsonden entdeckt, die bakterielle DNA erkennen. Wir haben Urinproben älterer Patienten mit wiederholter IUT untersucht. Wir haben sie in einer zuckerreichen Petrischale vermehrt. Diese Umgebung schützte die Bakterien vor dem Platzen und außerdem wurde die in diesen Proben gefundene bakterielle L-Form isoliert.

 

Die Bedeutung dieser Studie besteht darin, dass gezeigt wurde, dass Antibiotika unter Bedingungen getestet werden sollten, die denen des menschlichen Körpers ähnlicher sind. Bisher bieten die Bedingungen in medizinischen Labors keinen ausreichenden Schutz für das Überleben der empfindlichen L-Formen. Bevor wir die Bedeutung dieser L-Form der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika im Vergleich zu anderen Formen vollständig verstehen können, werden weitere Untersuchungen mit mehr Patienten erforderlich sein erforderlich. Darüber hinaus muss die Rolle der L-Formen bei anderen wiederkehrenden Infektionen wie Sepsis oder Lungeninfektionen untersucht werden.

Bisher sind Wissenschaftler, die sich mit L-Formen befassen, auf viele Widersprüche gestoßen, wir gehen jedoch davon aus, dass diese neuen Entdeckungen zusätzliche Anstrengungen in Bezug auf diese Bakterienformen in der Patientenpraxis anregen werden. Wir hoffen, dass dadurch die Gefahren, die diese „versteckten“ Bakterien für unsere Gesundheit darstellen, beseitigt werden.

Eine der möglichen Optionen im Kampf gegen antibiotikaresistente Infektionen ist die Kombination von Antibiotika, die die Zellwand angreifen, mit solchen, die L-Formen zerstören. Der Kampf gegen Bakterien geht weiter: Wir entwickeln neue Strategien, um sie zu besiegen, und die Bakterien reagieren mit ihre „Tricks“. Unsere Studie zeigt, dass im ständigen Kampf gegen Infektionskrankheiten eine weitere Art der Anpassung von Bakterien berücksichtigt werden muss.

Katarzyna Mickiewicz, Forschungsstipendiat der Universität Newcastle, Newcastle University.