Bonn: Wie Staphylokokken sich gegen Antibiotika schützen

Das Hautbakterium Staphylococcus aureus entwickelt oft Antibiotika-Resistenzen. Es kann dann schwer zu behandelnde Infektionen verursachen. Forschende der Universität Bonn haben aufgeklärt, wie raffiniert sich ein bestimmter Staphylococcus aureus-Stamm gegen das wichtige Antibiotikum Vancomycin schützt.

Staphylococcus aureus - - hier angezüchtet auf einer Kulturplatte - ist ein Hautbakterium, das schwere Wundinfektionen verursachen kann und überdies schnell gegen Antibiotika resistent wird.

Staphylococcus aureus - - hier angezüchtet auf einer Kulturplatte - ist ein Hautbakterium, das schwere Wundinfektionen verursachen kann und überdies schnell gegen Antibiotika resistent wird.

Volker Lannert/Uni Bonn

Die Forschenden untersuchten in der Studie die Resistenzentwicklung bei einem Staphylococcus aureus-Stamm, der für den Menschen ungefährlich ist. Sie züchteten ihn dazu im Labor in Nährmedien an, denen sie sukzessiv steigende Mengen Vancomycin zugaben. Staphylokokken mutieren natürlicherweise schnell. Dem untersuchten Stamm fehlt zudem ein Mechanismus, der diese genetischen Änderungen normalerweise repariert. Dadurch erlangt er besonders rasch neue Eigenschaften, darunter auch solche, die mit einer größeren Toleranz gegen Vancomycin einhergehen. In Gegenwart des Antibiotikums überleben nur diese Mutanten.

„Binnen acht Wochen erhielten wir so einen Stamm, der mit mehr als der 100-fach erhöhten Konzentration des Antibiotikums zurechtkam“, erklärt Prof. Dr. Gabriele Bierbaum vom Institut für Mikrobiologie, Immunologie und Parasitologie am Universitätsklinikum Bonn. Die Forschenden wollten nun herausfinden, wie der Stamm mit dem Kürzel VC40 das schafft.

Molekularer Schutzanzug

„Unser Bakterienstamm verfügt über eine sehr viel dickere Wand als normale Staphylokokken“, sagt Bierbaum. „In ihr gibt es zudem viele Molekülketten, deren Enden kaum vernetzt sind. Diese nicht vernetzten Stellen können Vancomycin binden.“ Die Zellwand wirkt so wie eine Art Schwamm, der das Antibiotikum aufsaugt und verhindert, dass es zur Membran gelangt. Zugleich verstopft das gebundene Vancomycin die Poren dieses Schwamms und behindert dadurch den Weg zur Membran.

Gefährliche Scheren: die Autolysine

Michael Hort und Prof. Dr. Gabriele Bierbaum - betrachten eine Anzuchtplatte mit dem resistenten Staphylococcus aureus-Stamm.

Michael Hort und Prof. Dr. Gabriele Bierbaum - betrachten eine Anzuchtplatte mit dem resistenten Staphylococcus aureus-Stamm.

Volker Lannert/Uni Bonn

Diese Strategie hat allerdings ihren Preis: „Die Wand wird durch ihre geringere Vernetzung geschwächt“, erläutert Michael Hort, der in Bierbaums Arbeitsgruppe promoviert. „Sie wird daher leichter durch bestimmte Enzyme zerstört, die Autolysine.“ Autolysine werden von Bakterien beispielsweise bei der Vermehrung benötigt: Sie schneiden bei der Zellteilung die Zellwand auf und sorgen dafür, dass die Zellen sich trennen können. Auch wenn die Zelle wächst, öffnen die molekularen Scheren immer wieder die Nähte des Schutzanzuges, so dass neue Peptidoglykanflicken eingesetzt werden können. Autolysine sind demnach von großer Bedeutung.

Neue Einblicke in die Resistenzentwicklung

„Unsere Studie zeigt, wie Mutationen einander so raffiniert ergänzen können, dass der Stamm im Resultat eine ausgeprägte Resistenz entwickelt“, erklärt Gabriele Bierbaum. „Sie verbessert so das Verständnis dafür, auf welche Weise Staphylokokken sich durch spontane genetische Änderungen auf ihre Umgebung einstellen und der Wirkung von Antibiotika entgehen.“


Weitere Informationen

Zur Pressemitteilung der Uni Bonn.

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