Bakterien testen ihre «Fitness» an Medikamenten
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Rektorat Abteilung Kommunikation Medieninformation 17. August 2007 Bakterien testen ihre «Fitness» an Medikamenten Erreger von Lungenentzündungen reagieren unterschiedlich auf Penicillin und testen damit ihre bestmögliche Resistenz gegen das Arzneimittel. Die Berner Infektiologinnen Kathrin Mühlemann und Brigitte Morand sind diesen «Fitnesstests» in Bakterienstämmen auf der Spur. Die Studie wurde in den «Proceedings of the National Academy of Sciences» publiziert. Die Lungenentzündung ist die weltweit häufigste zum Tod führende Infektionskrankheit. Sie wird in der Regel mit Penicillin oder Breitbandantibiotika behandelt. Der wichtigste bakterielle Erreger, Streptococcus pneumoniae, hat gegen Penicillin bereits seit Jahrzehnten eine Resistenz entwickelt und diese erfolgreich über die ganze Welt verbreitet. Wie eine solche Resistenz genau entsteht, ist erst bruchstückhaft bekannt. Eine wichtige Rolle könnte laut Kathrin Mühlemann, Professorin am Institut für Infektionskrankheiten der Universität Bern, die sogenannte Heteroresistenz spielen. Bei einem heteroresistenten Bakterienstamm sind über 90 Prozent der Bakterien zwar empfindlich gegen ein Medikament wie Penicillin, doch ein geringer Teil der Bakterien bildet eine resistente «Subpopulation». Dies macht solche Stämme gefährlich, weil sie fälschlicherweise leicht als Penicillin-sensibel eingestuft werden, die «Subpopulationen» aber überleben und zu einem späteren Zeitpunkt erneut eine Infektion auslösen können. Einblicke in die Evolution von Bakterien Für die Studie haben Mühlemann und Morand Streptokokken-Stämme mit unterschiedlichen Resistenzen aus 16 Ländern – von der Schweiz bis nach Taiwan – untersucht. In sieben dieser Stämme wurden die gefährlichen «Subpopulationen» entdeckt. Diese waren genetisch identisch mit dem Rest der Bakterienpopulation, das heisst sie hatten keine zusätzlichen mutierten Gene aufgenommen. Die Resultate ermöglichen Einblicke in die Evolution von Resistenzen: «Die Heterore- 1 Abteilung Kommunikation Hochschulstrasse 4 CH-3012 Bern Tel. +41 031 631 80 44 Fax +41 031 631 45 62 [email protected] www.kommunikation.unibe.ch sistenz erlaubt sozusagen eine Testphase – damit kann der Mikroorganismus trotz Antibiotika mit Wachstum experimentieren» erklärt Mühlemann. Die Forscherinnen vermuten, dass das Experimentieren für Bakterien von Vorteil sei, weil sie so nicht gezwungen wären, ein neues Gen aufzunehmen. Eine solche Gen-Mutation würde die Bakterien zuerst schwächen, da das neue Gen erst in ihren Stoffwechsel aufgenommen werden müsste. Im Gegensatz dazu ermögliche die Heteroresistenz den Bakterien ein Ausloten ohne Nachteil für ihre «Fitness»: «Es ist, als ob man einen Anzug zum Anprobieren nach Hause nehmen könnte, ohne dafür schon bezahlen zu müssen», beschreibt Mühlemann den Vorgang. Ein besseres Verständnis dieser Prozesse könnte der Bekämpfung von Resistenzen bei Krankheitserregern dienen. Quellenangabe: Brigitte Morand and Kathrin Mühlemann, Heteroresistance to penicillin in Streptococcus pneumoniae, Proceedings of the National Academy of Sciences, Early Edition. doi/10.1073/pnas.0702377104 Bildlegende: Resistenztest von Streptococcus pneumoniae für Penicillin. An der Grenze des grünlichen Bakterienrasens sind einzelne kugelförmige Bakterienkolonien zu sehen, welche in den roten bakterienfreien Hof (Region mit hoher Penicillinkonzentration) einwachsen. Diese «Subpopulationen» weisen eine höhere Resistenz auf – der Bakterienstamm ist somit heteroresistent. Bild: Institut für Infektionskrankheiten, Universität Bern. Download unter: http://www.unibe.ch/ /medien/mitteilungen/news/2007/heteroresistenz.html Weitere Informationen: Prof. Dr. Kathrin Mühlemann Institut für Infektionskrankheiten Friedbühlstrasse 51 3010 Bern Tel. +41 (0)31 632 32 59 Fax +41 (0)31 632 49 66 [email protected] 2
