Chronische Borreliose? Die Tricks der Bakterien – eine Erklärung, warum Borrelien überleben?

Antibiotic_disk_diffusion_lizenzfreiSchläferzellen – das Geheimnis der unbesiegbaren Bakterien?

Unsere Antibiotika versagen zunehmend. Bakterien entwickeln Resistenzen gegen nahezu alle unsere genutzten Antibiotika. Sie verändern ihre DNA und können so Medikamente aus ihren Zellen pumpen, oder sie bilden Enzyme, die die Antibiotika zerstören. Sie entwickeln einen Tarn-Modus und entsprechen nicht mehr den Molekülen, auf die die Antibiotika zielen.

Das ist die Standard-Geschichte, wie Mikroben die Wirkung von Antibiotika vereiteln und – sie ist unvollständig. Einige Bakterien können dem Antibiotikumangriff auch ohne besondere Abwehrkräfte überleben. Sie senken einfach ihre Köpfe.

Bakterien können Antibiotika tolerieren

Alle unsere Antibiotika wurden entwickelt, um Bakterien, die sich aktiv teilen zu töten, so als ob sich ein Schraubenschlüssel in einer Maschine verklemmt und herumschwirrt. Sobald die Maschine stillsteht, kommt auch der Schraubenschlüssel zur Ruhe. Indem sie sich einen Schlafzustand versetzen oder nur noch sehr langsam wachsen, können sie selbst hohen Dosen an Antibiotika widerstehen.  Sie sind nicht im klassischen Sinn “resistent”, sondern können Antibiotika “tolerieren”. Und später, wenn diese Schläferzellen wieder “wach werden”, starten sie eine neue Welle der Infektion, wie Rasen, der sich immer wieder nach dem Mähen erholt und wächst.

Was sind Persister?

Diese Bakterien werden als Persister bezeichnet. Alles, was sie tun ist überleben, überdauern. Persister sind nicht eine bestimmte Art von Bakterien – sie sind eher wie eine vorübergehende Besetzung. Sie bilden ein Stadium, in das Mikroben wechseln, wenn sie durch Antibiotika bedroht werden. Ihre Fähigkeit zu überleben und sich zu erholen, ist eine Erklärung, warum viele Infektionen wie Tuberkulose (und Borreliose?), so lange therapiert werden müssen.

Aber auch diese Geschichte ist noch zu einfach. Yuichi Wakamoto und Neeraj Dhar von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (Schweiz) haben die lange gehegte Vermutung, dass Persister nicht wachsen oder nur sehr langsam wachsen untersucht. Sie untersuchten das Mycobacterium smegmatis, ein Verwandter des Tuberkuloseerregers. Sie stellten das Gegenteil fest: Persister wachsen und teilen sich, doch sie sterben mit der gleichen Ratio ab, so dass sie die Illusion hervorrufen, eine statische Population zu sein.

Dynamische Persistenz – Bakterien wachsen trotz Antibiotika weiter

Die beiden Wissenschaftler beschreiben diese Strategie als “dynamische Persistenz”, und es ist eine ganz neue. Es soll nicht bedeuten, dass alle Persister sich so verhalten, aber es zeigt, wie wenig wir über das geheime Leben der Bakterien wissen. “Es ist ein echter Fortschritt”, sagt Bruce Levin von der Emory University. “Es zeigt, wie wenig wir über Antibiotika wissen und wie sie Bakterien töten.”

Wakamotos und Dhars Trumpfkarte ist eine Technik namens Mikrofluidik, die die Mikroben entlang kleiner Pfade lenkt und es Wissenschaftlern ermöglicht, sie einzeln zu verfolgen.

Das Duo setzte seine Mikroben Isoniazid, einem Anti-Tuberkulose-Medikament aus, das Bakterien am Aufbau ihrer Außenhülle hindert. Isoniazid tötet fast 90 Prozent der Bakterien. Der Rest sind Persister, aber – entgegen den Erwartungen, wuchsen die Persisgter trotz des Antibiotiakangriffs weiter. Langsam wachsende Zellen überdauern höchstwahrscheinlich genauso wie schnell wachsende.

Die Geburten-und Sterberaten dieser Bakterien sind so fein austariert, dass es vordergründig zunächst aussieht, als ob die Population gleich bleibt. Nur Wakamotos und Dhars Mikrofluidik-Technik offenbart den verborgenen Zyklus von Leben und Tod.

Wie Persister überleben

Die Persister überleben, weil Isoniazid Bakterien benötigt, die ihre eigenen Todesurteile unterzeichnen. Es wird erst dann wirksam, wenn es von einem wichtigen bakteriellen Enzym namens KatG verarbeitet wird.

Aber KatG existiert nicht immer. Bakterien produzieren dieses Enzym nur in zufälligen Zeitabschnitten und es ist das Timing dieser Zufallsimpulse, das entscheidet, ob sie Isoniazid überleben. Wenn das Medikament ein Bakterium im richtigen Zeitfenster erwischt, also wenn es gerade KatG produziert, kann das Antibiotikum die Zelle töten. Wenn das Medikament auf die Bakterien trifft, während sie gerade kein Enzym bilden, bleibt das Bakterium unbeeindruckt und unbeinträchtigt. Es überlebt – und zwar locker.

Das alles hat weitreichende Implikationen. Auch wenn Persister nicht klassisch “resistent” werden, so erhöhen sie dennoch die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine Resistenz entwickeln wird. Durch ihre lange Überlebenszeit, verlängern sie eine Infektion deutlich und geben jeder neuen Bakteriengeneration viel Zeit, um sich an die Antibiotika anzupassen. In Wakamotos und Dhars Szenario ist die Gefahr sogar noch größer. Wenn die Zellen während einer Antibiotika-Attacke statt danach wachsen, dann ist der Druck auf die Bakterien noch größer, Resistenzen zu entwickeln.

Nicht alle Persister müssen sich in dieser Weise verhalten. Kim Lewis von der Northeastern University, einer der führenden Wissenschaftler in diesem Bereich, ist nicht sicher, ob Wakamotos und Dhars Zellen überhaupt Persister genannt werden sollten. “Ein wichtiges Merkmal von Persistern ist, dass diese Zellen viele Medikamente, nahezu alle, tolerieren”, sagt er. Sie tun dies auf vielfältige Weise. “Dynamisch-resistente Zellen wäre ein besserer Begriff”, meint Lewis.

In gewisser Weise mag das ein semantisches Argument sein; die Persister-Forschung ist voll von semantischen Argumenten. Diese Zellen werden auch als tolerante, latente, gleichgültige, ruhende und nicht-teilungsfähige Zellen genannt, alle Bezeichnungen mit leicht unterschiedlicher Konnotation. Vielleicht liegt das auch daran, dass Persister selbst so variabel sind.

Wie Levin sagt: “Das Papier der beiden Forscher unterstützt meine Vorurteile, dass Persistenz nicht ein einziges Phänomen ist, sondern viele verschiedene Phänomene beinhaltet.” Das passt zu den Ergebnissen der genetischen Untersuchungen. Sie können praktisch jedes einzelne Gen in Bakterien wie E. coli ausschalten und die resultierenden Mutanten bilden immer noch Persister. Es gibt viele Möglichkeiten Persister zu produzieren, eine Tatsache, die zweifellos zum Erfolg dieser bakteriellen Strategie beiträgt und die es schwierig macht, das zu erforschen.

Übersetzt von B. Jürschik-Busbach. © 2012
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Quelle: http://phenomena.nationalgeographic.com/2013/01/03/sleeper-cells-the-secret-lives-of-invincible-bacteria/

2 Kommentare zu Chronische Borreliose? Die Tricks der Bakterien – eine Erklärung, warum Borrelien überleben?

  1. Die bekannten Gegenargumente beschreibt der heutige Artikel in der Ärzte-Zeitung.

    http://www.aerztezeitung.de/medizin/krankheiten/infektionskrankheiten/zecken/default.aspx?sid=829150&

    Nach dieser bekannten Studie ( mit immerhin 22 Patienten !!)
    hätte ich auch in den Jahren die ich ausschließlich in der Wohnung verbringen bzw.vegitieren mußte viele neue Zckenkontakte incl. Wanderröten an verschiedenen Körperstellen gehabt. Daß alle Hauterscheinungen ACA ( Akrodermatitis chronika atrophicans )waren erkennen lediglich die Spezis. der Borreliose-Gesellschaft.Daß die DBG hier erwähnt wird und die falsche Meinung teilt entzieht sich meiner Kenntniss.
    Hier ein Auszug :
    Die Forscher bildeten daraus 22 Paare aus jeweils zwei aufeinanderfolgenden Episoden eines Erythema migrans. Bei keinem dieser Paare wurde derselbe für die Borrelieninfektion charakteristische Genotyp (ospC) zweimal identifiziert.

    Bei dem wiederkehrenden Erythema migrans nach Antibiotikatherapie musste es sich also aller Wahrscheinlichkeit nach um eine Reinfektion handeln.

    Die Ergebnisse sind außerdem ein deutlicher Hinweis dafür, dass die Standard-Antibiotikatherapie gegen Borrelia burgdorferi wirksam ist, so Nadelman und Kollegen.

    Das Jahr 2013 beginnt mit denselben med. Lügen wie Jahre zuvor.

    Dazu(Max Planck)
    Irrlehren der Wissenschaft brauchen 50 Jahre bis sie durch neue Erkenntnisse abgelöst werden,weil nicht nur die alten Professoren,sondern auch deren Schüler aussterben müssen.

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