Die Kraft vieler Bakterien, sich einer Behandlung mit
Antibiotika zu wiedersetzen, verursacht nicht nur Ärzten Kopfschmerzen. Schon gibt es Infektionen, die sich kaum noch
bekämpfen lassen. Doch jetzt haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, die Resistenzen rückgängig zu machen.
Zahlreiche Bakterien pumpen Antibiotika aus ihren Zellen und
werden so gegen Antibiotika resistent. Forschern der Universitäten Zürich und
Konstanz haben jetzt den Bauplan einer solchen Antibiotika-Pumpe aufgedeckt.
Gelingt es, einen Hemmstoff zu entwickeln, könnten solche Pumpen blockiert
werden und die Bakterien würden wieder empfindlich für Antibiotika.
Lässt sich ein Bakterium, das eine Infektion verursacht,
nicht durch verschiedene Antibiotika bekämpfen, spricht man von multipler
Antibiotika-Resistenz oder "multidrug resistance". Besonders in
klinischer Umgebung sind derartige Unempflindlichkeiten ein immer häufiger
auftretendes Problem und führt zu nicht bekämpfbaren - und daher oft tödlichen
Infektionen insbesondere bei immungeschwächten Patientinnen und Patienten.
Viele Bakterien, zum Beispiel das Darmbakterium Escherichia
coli oder das opportunistische Pathogen Pseudomonas aeruginosa besitzen eine
Pumpe, die äusserst effektiv für sie schädliche Substanzen, wie Antibiotika,
von der bakteriellen Zelle nach aussen pumpt. Dies verhindert die Wirkung der
Antibiotika und ermöglicht das Überleben der Bakterien. Die Forscher Markus
Seeger und Dr. Martin Pos von der Universität Zürich und Dr. André Schiefner
und Prof. Kay Diederichs von der Universität Konstanz haben jetzt die Struktur,
d.h. den Bauplan der Membranpumpe AcrB, einer der wichtigsten Antibiotika
Resistenz-Maschinen aufgedeckt.
Es scheint, dass die Natur für den Transport von schädlichen
Substanzen, wie Gallensalze und Antibiotika, eine peristaltische Pumpe, sprich
Quetschpumpe, entwickelt hat. "Dem Bauplan nach beinhaltet die Pumpe ein
Tunnelsystem, durch das die Antibiotika gleiten können", erklärt Pos.
Dieser Tunnel ist zuerst nur an einer zum Zellinnern
gerichteten Seite geöffnet, um das Antibiotikum aus der Zelle zu fischen. Ist
das Antibiotikum einmal im Tunnel gefangen, wird die innere Tunnelöffnung
geschlossen, und gleichzeitig wird der Tunnel an der Außenseite der Zelle
geöffnet. Die postulierte Peristaltik bewirkt, dass das Antibiotikum aus dem
nach außen geöffneten Tunnel gequetscht wird. Ist das Antibiotikum einmal
draussen und somit für das Bakterium ungefährlich, schliesst sich der Tunnel
von aussen. Er öffnet sich wieder an der Innenseite, um sich das nächste
Antibiotikum-Molekül zu angeln. Dieser Prozess wird ständig wiederholt und
resultiert in einem kontinuierlichen Ausstrom von Antibiotika. Dies hat zur
Folge, dass das Bakterium resistent ist und überlebt.
"Mit den neuen Kenntnissen des
Antibiotika-Pumpmechanismus ist es denkbar, einen Hemmstoff für diese
Resistenz-Pumpe zu entwickeln", vermutet Pos. Ein Molekül, das sich an den
engen Stellen des Tunnels verankert und diesen somit verstopft, würde die Pumpe
blockieren und die Antibiotika-Resistenz wäre aufgehoben.
WANC 01.09.06