Kollaterale Sensitivität

Resistenzen: Forscher legen Hinterhalt APOTHEKE ADHOC, 25.01.2020 09:38 Uhr

  • Wirksame Therapien erhalten: Ziel der Untersuchungen ist herauszufinden, welches erste Antibiotikum für welches darauffolgende Antibiotikum eine erhöhte Sensitivität verursachen kann. Foto: anyaivanova/shutterstock.com

Berlin - Immer weiter zunehmende Antibiotikaresistenzen stellen mittlerweile ein ernstzunehmendes Risiko dar. Daher stellt die Endeckung neuer wirksamer Substanzen einen wesentlichen Aspekt der Forschung dar. Ein weiterer Fokus liegt auf der Erhaltung oder Verbesserung der Wirksamkeit von bereits bekannten Wirkstoffen. Ein Forscherteam aus Kiel untersucht im Zuge dessen, welche evolutionären Mechanismen sich für nachhaltige Antibiotikatherapien nutzen lassen.

Lange Zeit wurden verschiedene Antibiotika als Standardtherapie genutzt. Mittlerweile ist die Auswahl an antibakteriell wirksamen Medikamenten dadurch gesunken. Bis Ende der 80er-Jahre war die Resistenzentwicklung von Bakterien relativ stabil. Erst im Zuge der Globalisierung stieg sie stark an. Denn durch vermehrte Fernreisen und globalen Handel kam es zur Keimverschleppung: Resistente Formen aus anderen Ländern konnten sich auch in Deutschland ansiedeln. In den 90er-Jahren wurden außerdem zahlreiche Breitbandantibiotika zugelassen. Durch vermehrten Einsatz und fehlerhafte Einnahme entwickelten sich Resistenzmechanismen – in diesem Zeitraum bildeten beispielweise Penicillin-sensitive Bakterienstämme die ß-Laktamasen aus. Betrachtet man den Keim Escherichia coli (E. coli), so stieg der prozentuelle Anteil an resistenten Stämmen im Hospitalbereich von 20 Prozent Ende der 80er-Jahre auf knapp 60 Prozent im Jahre 2010.

Antibiotikaresistenzen stellen damit weltweit eine der gravierendsten Gefahren für die öffentliche Gesundheit dar: Eigentlich harmlose Infektionen können plötzlich nicht mehr behandelbar sein und schließlich zum Tode führen. In Deutschland sterben pro Monat durchschnittlich 200 Menschen an einer Infektion mit antibiotikaresistenten Bakterien, europaweit sind es jährlich etwa 33.000 Menschen. Grund für die steigenden Resistenzen sei unter anderem die schnelle Evolution, merken die Kieler Wissenschaftler an: Antibiotische Substanzen werden dadurch innerhalb kürzester Zeit wirkungslos.

Die Forscher beschäftigen sich mit evolutionsbasierten Strategien. Durch die Kombination von Wirkstoffen sollen bakterielle Krankheitserreger besser bekämpft werden, gleichzeitig soll dadurch die Resistenzbildung sinken. Im Zuge dieser Untersuchungen wird das Prinzip der sogenannten „kollateralen Sensitivität“ genutzt: Es beschreibt das Auftreten von mehreren Resistenzen gegen verschiedene Medikamente. Macht die Evolution der Resistenz ein Bakterium gegen einen Wirkstoff unempfindlich, wird der Krankheitserreger gleichzeitig hochempfindlich gegen ein zweites Medikament. Ziel der Untersuchungen ist herauszufinden, welches erste Antibiotikum für welches darauffolgende Antibiotikum eine erhöhte Sensitivität verursachen kann.

Um das Prinzip zu erforschen, nahmen sich die Wissenschaftler das Bakterium Pseudomonas aeruginosa zur Hilfe. Bei den Untersuchungen wurden jeweils verschiedene Antibiotika in unterschiedlicher Reihenfolge verabreicht. Es konnte gezeigt werden, dass die Bekämpfung des Bakteriums und die Resistenzbildung von verschiedenen Faktoren abhängig ist: So spielen beispielsweise die Reihenfolge und Kombination der Wirkstoffgabe und die jeweilige Wirkungsweise eine entscheidende Rolle. Aber auch die evolutionären „Kosten“ für das Bakterium und die an der Resistenzbildung beteiligten genetischen Mechanismen würden über die dauerhafte Wirksamkeit entscheiden.

„Die Anpassungsfähigkeit des Krankheitskeims war insbesondere dann stark gehemmt, wenn der Medikamentenwechsel von einem sogenannten Aminoglykosid hin zu einem Betalactam, also einem penicillinähnlichen Wirkstoff erfolgte,“ erläutert Dr. Camilo Barbosa, Erstautor der Studie. Die Keime konnten sich bei dieser Reihenfolge nicht anpassen und starben ab. Bei anderen Wirkstoffkombinationen und Abfolgen gelang es den Krankheitserregern jedoch, zum Teil multiple Resistenzen auszubilden. Warum manche Wirkstoffkombinationen leichter zu überwinden sind als andere, ist noch unklar.

Die Forschungsergebnisse könnten in Zukunft Einfluss auf die Entwicklung von neuen und vor allem nachhaltigen Antibiotika besitzen. Die Effekte des Wechsels bestimmter Wirkstoffklassen und die Auswirkung der evolutionären Kosten auf die Resistenzentwicklung belegten die Wichtigkeit von evolutionären Prinzipien bei der Ausarbeitung neuer, nachhaltiger Therapieansätze. Die Strategien sollen nun für einen möglichen Einsatz am Menschen weiterentwickelt werden.

Zu den multiresistenten Keimen gehören zumeist sogenannte Hospital-Keime wie der Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA). Eine Infektion kann insbesondere bei Frühgeborenen und immungeschwächten Menschen zu schweren Komplikationen führen. Um die Bakterien abzutöten, werden Reserveantibiotika eingesetzt. Im stationären Bereich handelt es sich um parenteral angewendete Arzneistoffe. Im ambulanten Bereich gelten Cephalosporine, Fluorchinolone und neuere Makrolide zu den Reserveantibiotika.

Wichtig ist vor allem die Vermeidung von weiteren Resistenzen: Durch ein angemessenes Hygiene-Management in Kranken- und Pflegeeinrichtungen könnte die Übertragung reduziert werden. Durch gezielten Einsatz der Wirkstoffe wird das Risiko von Resistenzentwicklungen ebenfalls eingeschränkt. Das Risiko von Anwendungsfehlern stellt ein weiteres Problem dar – sowohl im ambulanten wie auch im stationären Bereich. Im außerklinischen Bereich verordnen Ärzte häufig noch Antibiotika, ohne dass sichergestellt wurde, ob es sich um eine bakterielle oder eine virale Infektion handelt. Der Nachweis erfolgt mittels Abstrichs. Die Auswertung kann erst einige Tage später erfolgen.

Um der unnötigen Verschreibung vorzubeugen, wurde kürzlich ein Pilotprojekt gestartet: Hamburger Ärzte sollen künftig mit einem Schnelltest prüfen können, ob ein Antibiotikum nötig ist. Dadurch soll die Zahl falscher Verschreibungen reduziert werden. Das Modellprojekt wird von der Christian-Albrechts-Universität in Kiel wissenschaftlich begleitet. Sollte sich der Schnelltest bewähren, könnte das Verfahren bald auch bundesweit eingesetzt werden. Bei der Verordnung und bei der Abgabe sollten Patienten auf die wichtigsten Anwendungshinweise aufmerksam gemacht werden. Antibiotika können zur schnellen Linderung der Beschwerden führen – die Einnahme sollte so lange wie vom Arzt verordnet fortgeführt und nicht vorzeitig abgebrochen werden.