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Neue Strategie in der Bekämpfung von Antibiotika-resistenten Krankheitskeimen

16.10.2015

Schneller Wechsel in der Medikamentengabe hemmt die Ausbildung von Resistenzen

Jüngste Forschungsergebnisse einer Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zeigen Möglichkeiten auf, wie die Wirksamkeit der noch zur Verfügung stehenden Antibiotika länger erhalten werden kann.


Der Krankheitserreger Pseudomonas aeruginosa bildet den grünen Farbstoff Pyocyanin, der als Virulenzfaktor an der Auslösung von Krankheitssymptomen beteiligt ist.

Foto: Christian Urban, Universität Kiel

Die schnelle Evolution von Antibiotika-Resistenzen stellt eine zunehmend dramatische Gefahr für die öffentliche Gesundheit dar. In weniger als 20 Jahren könnten Antibiotika-resistente Krankheitskeime zu den häufigsten Verursachern nicht-natürlicher Todesfälle gehören.

Die Medizin steht somit vor der gewaltigen Herausforderung die erfolgreiche Behandlung von bakteriellen Infektionen weiterhin zu gewährleisten - trotz eines immer kleiner werden Spektrums wirksamer Antibiotika. Jüngste Forschungsergebnisse einer Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zeigen nun Möglichkeiten auf, wie die Wirksamkeit der noch zur Verfügung stehenden Antibiotika länger erhalten werden kann.

Das Team um Professor Hinrich Schulenburg und Dr. Gunther Jansen von der Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik der CAU untersuchte, wie sich die abwechselnde Gabe zweier in der klinischen Praxis gebräuchlicher Antibiotika-Paare auf das Bakterium Pseudomonas aeruginosa auswirkt. Dieses ist häufig multiresistent und kann bei immungeschwächten Patientinnen und Patienten oder chronischen Erkrankungen lebensbedrohliche Infektionen verursachen kann.

Für die Untersuchungen wurden Evolutionsexperimente im Labor unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Dabei erwies sich der schnelle Wechsel zweier Antibiotika, sogenanntes Antibiotika-Cycling, als hoch wirksam gegen den Keim. Gleichzeitig hemmte er die Ausbildung von Resistenzen des Bakteriums gegen die Medikamente. Die Forschungsgruppe veröffentlichte diese Ergebnisse nun in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Evolutionary Applications.

Im Behandlungsalltag ist das Antibiotika-Cycling zwar bereits üblich, bislang werden die verschiedenen Präparate jedoch für jeweils mehrere Wochen am Stück gegeben. Diese Intervalle sind wahrscheinlich zu lang. Bakterien sind in der Lage, bereits innerhalb weniger Tage, im Extremfall sogar Stunden, Resistenzen auszubilden. Im Evolutionsexperiment wurden daher klinisch relevante Antibiotika in zwölfstündigem Wechsel eingesetzt und mit der dauerhaften Gabe nur eines einzelnen Antibiotikums verglichen.

Der schnelle Wechsel erwies sich dabei als besonders wirkungsvoll. „Uns hat überrascht, dass wir in unseren Experimenten trotz nicht-tödlicher Dosierung der Antibiotika dennoch die Eliminierung von Bakterienpopulationen erreichen konnten. Eine zeitlich komplexe Umgebung, wie sie durch den schnellen Wechsel der verschiedenen Antibiotika geschaffen wird, scheint in diesen Fällen die Resistenzbildungsmechanismen von Pseudomonas aeruginosa zu überfordern“, so Schulenburg, Mitglied des Forschungsschwerpunkts „Kiel Life Science“.

Die jüngsten Ergebnisse der Kieler Forschungsgruppe deuten damit auf eine vielversprechende Alternative in der immer bedrohlicheren Antibiotika-Krise hin. Sie ergänzen die Entwicklung neuer resistenzhemmender Antibiotika-Klassen um eine grundlegend andere Herangehensweise: Hier steht die Evolution und somit die Fähigkeit der Krankheitskeime, sich an Antibiotika anzupassen, im Vordergrund. „Die Entwicklung neuer Medikamente wird nicht mit der Geschwindigkeit mithalten können, mit der die Evolution der Krankheitserreger neue Behandlungsresistenzen hervorbringt. Unser Ansatz zielt daher darauf ab, die bereits bestehenden Wirkstoffe sinnvoller einzusetzen“, sagt Roderich Römhild, Erstautor der Studie.

Weitere Forschungsarbeiten, insbesondere die Berücksichtigung des klinischen Alltags, sind in Vorbereitung. Die vorliegenden Ergebnisse stehen im Kontext der fortwährenden Forschung der Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik zur Veränderlichkeit von Krankheitserregern. Diese bilden einen wichtigen Fokus innerhalb des neuen Forschungsschwerpunktes „Kiel Life Science“ an der Universität Kiel.

Originalarbeit:
Roderich Römhild, Camilo Barbosa, Robert E. Beardmore, Gunther Jansen and Hinrich Schulenburg (2015): Temporal variation in antibiotic environments slows down resistance evolution in pathogenic Pseudomonas aeruginosa. Evolutionary Applications
Link: http://dx.doi.org/10.1111/eva.12330

Kontakt:
Prof. Hinrich Schulenburg
Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik,
Zoologisches Institut, CAU Kiel
Tel.: 0431-880-4141
E-Mail: hschulenburg@zoologie.uni-kiel.de

Weitere Informationen:
Arbeitsgruppe Evolutionsökologie und Genetik, Zoologisches Institut, CAU Kiel
http://www.uni-kiel.de/zoologie/evoecogen

Forschungsschwerpunkt „Kiel Life Science“, CAU Kiel
http://www.kls.uni-kiel.de

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Presse, Kommunikation und Marketing, Dr. Boris Pawlowski, Text: Christian Urban
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