Neue Erkenntnisse zur Wirkung von Polymyxinen auf Bakterien

LONDON (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler von UCL und Imperial College London haben erstmals detailliert gezeigt, wie Polymyxine, eine lebensrettende Antibiotikaklasse, die Abwehrmechanismen schädlicher Bakterien durchdringen. Diese Erkenntnisse könnten neue Behandlungsmöglichkeiten für bakterielle Infektionen eröffnen, insbesondere angesichts der zunehmenden Bedrohung durch antibiotikaresistente Keime.

Ein Forscherteam der University College London und des Imperial College London hat erstmals detailliert aufgezeigt, wie Polymyxine, eine lebensrettende Antibiotikaklasse, die Abwehrmechanismen schädlicher Bakterien durchdringen. Diese Entdeckung könnte neue Wege zur Behandlung bakterieller Infektionen eröffnen, insbesondere angesichts der zunehmenden Bedrohung durch antibiotikaresistente Keime, die jährlich über eine Million Menschenleben fordern.

Polymyxine, die vor mehr als 80 Jahren entdeckt wurden, gelten als letzte Verteidigungslinie gegen Infektionen durch sogenannte gramnegative Bakterien. Diese Bakterien besitzen eine äußere Schicht, die wie eine Rüstung wirkt und das Eindringen bestimmter Antibiotika verhindert. Obwohl bekannt ist, dass Polymyxine diese äußere Schicht angreifen, war bisher unklar, wie genau sie diese durchbrechen und die Bakterien abtöten.

In der aktuellen Studie enthüllte das Forschungsteam mithilfe hochauflösender Bilder und biochemischer Experimente, wie das Antibiotikum Polymyxin B schnell Beulen und Ausbuchtungen auf der Oberfläche einer E. coli-Bakterienzelle verursachte. Diese Ausbuchtungen traten innerhalb von Minuten auf und führten dazu, dass das Bakterium seine äußere Rüstung schnell abwarf. Das Antibiotikum löste eine Reaktion aus, bei der die Zelle versuchte, neue Rüstung zu produzieren, diese jedoch gleichzeitig verlor, was Lücken in der Verteidigung hinterließ und dem Antibiotikum den Eintritt in die Zelle ermöglichte.

Interessanterweise trat dieser Prozess nur auf, wenn die Zelle aktiv war. In ruhenden (schlafenden) Bakterien, bei denen die Rüstungsproduktion abgeschaltet ist, war das Antibiotikum wirkungslos. Dies stellt eine überraschende Erkenntnis dar, da bisher angenommen wurde, dass Antibiotika, die die bakterielle Rüstung angreifen, die Mikroben in jedem Zustand abtöten können, ob sie nun aktiv replizieren oder ruhen.

Die Forscher fanden heraus, dass das Erwachen der Bakterien durch die Zugabe von Zucker, einer Nahrungsquelle, die schlafende Zellen aktiviert, die Wirksamkeit des Antibiotikums wiederherstellen kann. Dies deutet darauf hin, dass eine Kombinationstherapie, die Polymyxine mit Behandlungen kombiniert, die die Rüstungsproduktion fördern oder schlafende Bakterien aufwecken, eine vielversprechende Strategie sein könnte, um auch diese Zellen zu eliminieren.

Die Ergebnisse dieser Studie könnten weitreichende Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Antibiotikatherapien haben. Sie zeigen, dass der Zustand der Bakterien bei der Beurteilung der Wirksamkeit von Antibiotika berücksichtigt werden muss. Zukünftige Forschungen könnten sich darauf konzentrieren, wie diese Erkenntnisse genutzt werden können, um die Wirksamkeit von Polymyxinen zu verbessern und möglicherweise neue Behandlungsstrategien gegen resistente Bakterien zu entwickeln.

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