Multiresistente Keime

Ausholen zum Gegenschlag

Bild: Uwe Bellhäuser

Sie zählen zu den größten Problemen in Deutschlands Krankenhäusern: Keime, die gegen Antibiotika resistent geworden sind. Im Kampf gegen die lebensgefährlichen Bakterien hoffen die Forscher nun auf zwei neue Substanzen.

Was Rolf Müller und seine Leute in diesem Jahr gefunden haben, könnte in einem Jahrzehnte währenden Krieg endlich die entscheidende Wendung herbeiführen. Es ist ein gnadenloser Krieg, einer mit Wettrüsten, flächendeckenden Angriffen, Massensterben und ausgeklügelten Verteidigungsstrategien. Er tobt in den deutschen Krankenhäusern, Tag und Nacht, wir können ihn nur nicht mit bloßem Auge erkennen, dazu sind die am Geschehen Beteiligten zu klein. Die Schauplätze: Die Hände, Nasen, Hautfalten und Schleimhaut der Patienten und Besucher, der Krankenschwestern und Ärzte. Türklinken und nachlässig gereinigte Nachttische. Eigentlich fast alles, was in den Kliniken zirkuliert oder öfter benutzt wird.

In Deutschland sterben jedes Jahr mehr als 1500 Menschen an Infektionen mit MRSA

Von hier aus versuchen Bakterien, die nicht auf die menschliche Haut gehören und erst recht nicht in den Körper, sich genau dort anzusiedeln. Ihre Gegner, die in Kliniken weit verbreiteten Antibiotika, sollen sie zerstören, wenn sie sich doch einmal dort angesiedelt haben. Werden die Antibiotika über einige Tage eingesetzt, löschen sie von den Problemkeimen meist fast alles aus – aber eben nur fast. Diejenigen Bakterienstämme, die eine solche massive Antibiotika-Angriffswelle überleben, haben durch Mutationen womöglich bessere Abwehrmechanismen entwickelt, die sie widerstandsfähig und gefährlich machen. Antibiotika können gegen sie nicht viel ausrichten, im Gegenteil, sie fördern absurderweise sogar noch die Verbreitung der Keime: Wenn die Antibiotika alle anderen Bakterienstämme abtöten, haben die multiresistenten Erreger noch mehr Platz, um sich auszubreiten.

Eine Besiedelung der Haut ist dabei nur selten ein Problem, aber bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem, Verletzungen oder Operationswunden können die Keime schnell in den Körper eindringen und dort etwa lebensgefährliche Lungenentzündungen oder Blutvergiftungen auslösen. In den vergangenen Jahren sind die so genannten multiresistenten Keime zu einem Problem herangewachsen, an dem in Deutschland jedes Jahr mehrere Zehntausend Menschen erkranken und mehr als 1500 sterben. Verstärkung auf Seiten der Antibiotika wird also dringend benötigt.

Die liefert vielleicht bald die Arbeitsgruppe von Rolf Müller. Der Geschäftsführende Direktor des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland hat mit seinem Team und Kollegen vom Braunschweiger Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung zwei Wirkstoffe identifiziert, die hochwirksam sind gegen den multiresistenten Staphylococcus aureus, kurz MRSA, der häufigste Keim, bei dem klassische Antibiotika kaum noch etwas ausrichten können. „Die Substanzen wirken gegen MRSA, lassen aber menschliche Zellkulturen unbehelligt. Alles sieht nach einem Volltreffer aus“, sagt Rolf Müller.

Disciformycin A und B, wie die beiden entdeckten Substanzen heißen, sind Naturstoffe: Müllers Team hat sie nicht im Labor hergestellt, sondern bei einer anderen Bakterienart gefunden, den so genannten Myxobakterien. Sie sind vor allem dort verbreitet, wo Pflanzenreste anfallen, in Komposthaufen, in Böden, im Garten und Wald, in Tierdung. Seit einigen Jahren schon war Müller an diesem Typ von Bakterien dran, immer, wenn er oder seine Mitarbeiter mit der Familie oder mit dem ganzen Institut Ausflüge machten, wurden Bodenproben gesammelt. Anschließend wurde im Labor analysiert, ob die gefundenen Stämme der Myxobakterien etwas herstellen, was vernichtend wirkt gegen andere Erreger wie Staphylococcus aureus, die ja gewissermaßen zur Konkurrenz gehören beim Kampf um Platz und Nährstoffe. „Die Myxobakterien sind vielversprechend, weil sie es schaffen, sich in allen möglichen komplexen Umgebungen durchzusetzen, und damit auch gegen andere Bakterienarten“, sagt Müller, der seit mehr als 20 Jahren auf der Suche nach neuen antibiotisch wirkenden Substanzen aktiv ist.

Die entdeckten Substanzen umgehen  die Verteidigungslinie der Keime

Als dann vor einigen Monaten einer von Müllers Mitarbeitern morgens nach dem Wochenende die Zellkulturen kontrollierte und bei einer Probe einen so genannten Hemmruf entdeckte – das heißt, als ein Extrakt der Myxobakterien den Keim Staphylococcus aureus am Wachsen hinderte –, machten die Biotechnologen und Pharmazeuten weitere Tests. Im Laufe der Jahre hatten Müller und seine Kollegen eine Datenbank aufgebaut, die alle ihnen bekannten Substanzen aus den Myxobakterien enthielt. Ein Technologievorsprung, um den sie manches pharmazeutische Unternehmen beneidet, denn so kann schneller die Substanz identifiziert werden, die für die wachstumshemmende Wirkung auf die Bakterien verantwortlich ist. Als das Extrakt der neuen Myxobakterien in die Datenbank eingespeist wurde, fand die Arbeitsgruppe eine vollkommen neue Substanz – und sie schien das Wachstum der Bakterien auch noch auf einem anderen Wege zu hemmen als klassische Antibiotika.

„Dass hier offenbar auch ein neuartiger Wirkmechanismus entdeckt wurde, macht das ganze vielversprechend“, sagt Reinier Mutters, Mikrobiologe und Leiter der Abteilung Hygiene am Uniklinikum Marburg. Ein Großteil der Antibiotika zersetzt zum Beispiel die Zellwand der Bakterien. Das macht sie zwar besonders verträglich in der Anwendung, weil menschliche Zellen keine Zellwand haben und deshalb Antibiotika, die auf die Zellwand wirken, kaum unerwünschte Nebenwirkungen zeigen. Doch im Laufe der Jahre wurden sie so oft eingesetzt, dass diejenigen Bakterienstämme, deren Zellwand anfällig ist gegenüber den Antibiotika, langsam absterben – widerstandsfähige Stämme jedoch, die Verteidigungsmechanismen entwickelt haben, breiten sich aus. „Substanzen, die gegen die Zellwand wirken, können gegen die multiresistenten Keime von heute kaum noch etwas ausrichten“, sagt Mutters. Die Keime seien durch die teilweise inkonsequenten Antibiotika-Gaben, die über eine zu kurze Zeitspanne erfolgen, besonders schnell widerstandsfähig geworden. Evolution im Zeitraffer. Dementsprechend verbreitet sind multiresistente Keime heute bereits: Etwa zwölf bis 25 Prozent der Staphylococcus aureus-Stämme in Deutschland sind bereits multiresistent, in anderen Ländern wie Polen oder den USA, wo Antibiotika häufiger angewendet werden, liegt die Quote bei mehr als 50 Prozent.

Solange sich die Infektionen mit den widerstandsfähigen Keimen nur schlecht behandeln lassen, sind immer mehr Patienten gefährdet – ausgerechnet im Krankenhaus. „Die Sterblichkeit von Patienten, die operiert wurden, liegt ohne eine Wundinfektion bei knapp drei Prozent, bei einer Infektion mit einem herkömmlichen Staphylococcus aureus bei etwa zehn Prozent und bei einem multiresistenten Staphylococcus aureus bei 20 Prozent“, sagt Mutters. Besonders anfällig sind Patienten auf Intensivstationen und in der Geriatrie; auch, weil hier das Abwehrsystem oft geschwächt ist.

Zwar gibt es noch ein paar wenige Antibiotika, die zumindest ein Stück weit gegen die multiresistenten Keime wirken. „Mit Vancomycin zum Beispiel bekommt man einen MRSA noch einigermaßen unter Kontrolle“, sagt Dirk Schlüter, Direktor des Instituts für Medizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene des Universitätsklinikums Magdeburg. Allerdings sei es ein so genanntes Reserveantibiotikum, dessen Anwendung risikoreicher sei: Die Dosierung muss an die Nierenfunktion angepasst werden, um ausreichende Wirkspiegel zu erreichen, aber auch um Überdosierungen mit unerwünschten Nebenwirkungen zu vermeiden. Besondere Schwierigkeiten bereiten multiresistente Bakterien auch bei Kindern. „Bei Neugeborenen und Babys geht es bei Infektionen mit multiresistenten Keimen oft um Leben und Tod“, sagt Schlüter – auch, weil eine Reihe von Antibiotika bei Kindern nicht eingesetzt werden darf. Verschärft werden die Probleme noch dadurch, dass sich die multiresistenten Keime immer weiter außerhalb der Kliniken verbreiten.

Mit den entdeckten Substanzen und ihrem neuen Wirkmechanismus könnte man die Keime an einem Punkt erwischen, wo sie sich nie Verteidigungsmechanismen aneignen mussten – und damit verwundbar sind. Schlüter: „Solche Substanzen werden dringend benötigt. Deshalb ist die Forschung daran und Entdeckungen wie die jüngste von den Kollegen von großer Bedeutung.“

Halten die entdeckten Substanzen von Rolf Müller das, was die ersten Tests versprechen, könnten sie der Ausbreitung erst einmal Einhalt gebieten – und man könnte die Bakterien wieder überall dort dezimieren, wo sie gefährlich werden könnten. Bis dahin ist es aber noch ein langer Weg. Dass die Substanz bei menschlichen Zellkulturen keine unerwünschten Wirkungen zeige, garantiere noch nicht, dass es beim Menschen am Ende nicht doch eine Unverträglichkeit gebe, sagt Müller. Außerdem müssen die Substanzen zum richtigen Wirkort gebracht werden, was sich oft als schwierig herausstellt: Nicht immer gelangen Stoffe aus dem Verdauungstrakt wie gewünscht in die Blutbahn. „Und wir müssen unsere Myxobakterienkulturen dazu bringen, die Substanz in großer Menge zu produzieren“, sagt Müller.

Immerhin ist es geballtes Forscher-Knowhow, das sich all diesen Herausforderungen stellt. Denn neben Müllers Team haben zeitgleich auch Forscher vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Hans-Knöll-Institut) in Jena eine sehr ähnliche Substanz entdeckt. Erst als beide Gruppen ihre Patente anmelden wollten, haben sie voneinander erfahren. Kurzerhand beschlossen sie, künftig zusammen an der Sache weiterzuarbeiten – und meldeten ein gemeinsames Patent an. Die Aufrüstung auf Seiten der Antibiotika ist in vollem Gange.

 

Zur CORRECT!V - Recherche für die Wissenschaft Story Tödliche Keime

09.02.2015 , Christian Heinrich
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