Konkurrenzkämpfe unter Krankheitserregern

An der Universität Konstanz ist ein Molekül identifiziert worden, mit dem das Bakterium Pseudomonas aeruginosa seinen Konkurrenten Staphylococcus aureus hemmen kann – und damit eine mögliche Grundlage für neue Antibiotika.

Die Bakterien Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus aureus sind zwei typische Krankenhauskeime, die beim Menschen eine Vielzahl von zum Teil schweren Infektionen verursachen. Durch deren Interaktionen als Partner oder Konkurrenten nehmen sie dabei entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung und den Verlauf von polymikrobiellen Krankheiten.

In einer aktuellen Arbeit von Dr. Thomas Böttcher und dem Doktoranden seiner Arbeitsgruppe Dávid Szamosvári fanden die Forscher ein Molekül, ein ungesättigtes Chinolon N-Oxid, das mit großer Wahrscheinlichkeit einer der Hauptakteure bei diesen Interaktionen ist. Es ist dafür verantwortlich, dass P. aeruginosa das Wachstum von S. aureus hemmt. Das gefundene Molekül könnte daher als Grundlage für eine neue Generation von gezielt einsetzbaren Antibiotika genutzt werden. 

Patienten mit Zystischer Fibrose haben in der Regel eine Infektion mit S. aureus. Häufig wird dieser im späteren Verlauf durch Pseudomonas aeruginosa verdrängt. Beide Pathogene lösen ähnliche Krankheiten aus, beanspruchen häufig denselben Raum und konkurrieren daher um die gleichen Ressourcen. Sie wehren sich, indem sie diverse Stoffe gegen ihren jeweiligen Konkurrenten herstellen. P. aeruginosa produziert über 50 verschiedene Stoffe aus der Verbindungsklasse der Chinolone. Von diesen kennt man wiederum etwa 16 verschiedene Chinolon N-Oxide (AQNO), die von P. aeruginosa hergestellt und ausgeschüttet werden. 

Um die Bedeutung dieser verschiedenen AQNO aufzuklären, wurden in Böttchers Arbeitsgruppe einige dieser Naturstoffe synthetisch hergestellt und auf ihre biologische Aktivität hin untersucht. „Wir haben hierbei zeigen können, dass es eine Verbindung gibt, deren Aktivität gegen S. aureus um das Zehn- bis Zwanzigfache potenter ist als die der bereits bekannten Strukturen. Neben der Inhibition des Wachstums von Staphylokokken moduliert die Substanz bei niedrigeren Konzentrationen auch deren Verhalten“, erläutert Szamosvári, der im Rahmen seiner Doktorarbeit dieses Projekt durchführte.

P. aeruginosa verändert somit sowohl das Wachstum von S. aureus als auch dessen Fähigkeit, Krankheiten hervorzurufen. Auch die gefährlichen Antibiotika-resistenten MRSA (Methicillin-resistente S. aureus)-Stämme können hierbei ausgeschaltet werden.

Die Hemmung des Wachstums von S. aureus durch das Chinolon N-oxid ergibt sich letztendlich aus einem Angriff an verschiedenen Punkten der bakteriellen Atmungskette. Der Energiehaushalt der Zelle wird heruntergefahren, in der Folge wächst die Zelle nicht mehr oder deutlich langsamer. „Es gibt noch kein Antibiotikum, das dieses Konzept ausnutzt. Der extrem effektive Inhibitor, den wir gefunden haben, ist ein interessanter Anknüpfungspunkt zur Entwicklung neuer synthetischer Stoffe als gezielt einsetzbare Antibiotika“, sagt Böttcher.

Quelle: biermann-medizin.de

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