Entschlüsselt: So bilden Bakterien Resistenzen gegen Antibiotika

Volker Blasek

Durchbruch in der Forschung gegen Antibiotika-Resistenzen

Antibiotika-Resistenzen stellen weltweit eine immer größere Bedrohung dar. Wenn immer mehr Bakterienstämme resistent werden, dann werden auch derzeit gut heilbare Erkrankungen wieder zu tödlichen Bedrohungen. Einem deutschen Wissenschaftsteam ist nun ein Durchbruch in der Bakterienforschung gelungen. Sie konnten entschlüsseln, wie es Bakterien gelingt, sich vor Antibiotika zu schützen.


Forschende der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) konnten erstmals aufklären, wie sich die für viele Durchfallerkrankungen verantwortlichen E. Coli-Bakterien gegen Antibiotika zur Wehr setzen. Laut dem Forscherteam ist dies ein wichtiger Schritt, um Resistenzen zu verhindern. Die Studienergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht.

Durchbruch: Deutsche Forscher konnten aufklären, mit welchem Mechanismus sich Kolibakterien vor Antibiotika schützen. (Bild: Kateryna_Kon/fotolia.com)

Resistente Bakterien können zur tödlichen Bedrohung werden

Bakterien, die Antibiotika-Resistenzen entwickeln, werden zunehmend ein medizinisches Problem. Wie eine Umfrage des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) kürzlich zeigte, gehören Antibiotika-Resistenzen zu den größten Gesundheitssorgen der Deutschen. Wenn diese Resistenzen weiter zunehmen wie bisher, dann können viele bakterielle Infektionskrankheiten einen tödlichen Verlauf nehmen. „Das ist eine reale Bedrohung“, betont Professor Dr. Milton T. Stubbs in einer Pressemitteilung zu den aktuellen Studienergebnissen.

Aufklärung ist enorm wichtig

Stubbs untersucht bereits seit vielen Jahren die Resistenzbildung bei Bakterien und unterstreicht die dringende Erfordernis, diese Resistenzmechanismen aufzuklären. „Denn nur wenn wir herausfinden, wie Resistenzen überhaupt entstehen, können wir Lösungen suchen, um sie zu verhindern“, erklärt der Professor.

Die Forscher haben sehr genau hingeschaut

Das Expertenteam setze bei den Untersuchungen die Röntgenkristallografie ein. Dieses außerordentlich präzise Verfahren ermöglicht es, in den sogenannten Ångström-Bereich vorzudringen. Dieser Bereich entspricht der Größe eines Zehnmilliardstel Meters! Die Forschenden berichten, dass in dieser Größenordnung einzelne Atome sichtbar werden. So konnten sie Proteine beobachten, was letztendlich zur Aufklärung der Resistenzen führte.

Ein Kolibakterium zeigte den Resistenzmechanismus

Das weit verbreitete Escherichia coli-Bakterium kommt im Darm von Menschen und Tieren vor. Bestimmte pathogene Stämme dieses Bakteriums könne für gefährliche Erkrankungen mit Durchfall oder blutigem Durchfall sorgen (EHEC). Die Forschenden konnten ein Membranprotein namens MdfA aus den E. coli-Bakterien isolieren und so seine molekulare Struktur identifizieren. „Das ist bei den empfindlichen Membranproteinen ein sehr komplizierter Prozess“, betont Stubbs. Hier müsse unter optimalen Bedingungen gearbeitet werden, damit das Protein stabil bleibt.

So schützen sich Kolibakterien vor Antibiotika-Wirkstoffe

Mittels der oben genannten Röntgenkristallografie konnte der Mechanismus zur Resistenzbildung schließlich entschlüsselt werden. Das Forscherteam vergleicht den Prozess mit einer Pumpe. Zunächst werde das Antibiotikum zwar von den Bakterien aufgenommen, jedoch sorge das Protein MdfA dafür, dass der Wirkstoff wieder aus der Zelle heraustransportiert wird, bevor er seine tödliche Wirkung entfalten kann.

Gehen alle resistenten Bakterien auf die Weise vor?

„Wir gehen davon aus, dass der in dieser Arbeit aufgedeckte Mechanismus auch für viele andere Antibiotika gilt“, resümiert Milton Stubbs. Dies sei eine solide Grundlage für eine spätere praktische Anwendung. Man könne nur nach Lösungen suchen, wenn man versteht, wie Resistenzen funktionieren. (vb)